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特表2024-537093捕捉性能を改善するためのガス状ＣＯ２捕捉システム、及びその使用方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-10
(54)【発明の名称】捕捉性能を改善するためのガス状ＣＯ２捕捉システム、及びその使用方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/62 20060101AFI20241003BHJP
B01D 53/74 20060101ALI20241003BHJP
B01D 53/22 20060101ALI20241003BHJP
B01D 53/02 20060101ALI20241003BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
B01D53/62 ZAB
B01D53/74
B01D53/22
B01D53/02
B01D53/14 100
B01D53/14 200
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024519948
(86)(22)【出願日】2022-09-30
(85)【翻訳文提出日】2024-05-30
(86)【国際出願番号】 US2022045379
(87)【国際公開番号】W WO2023056011
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】63/251,313
(32)【優先日】2021-10-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515061156
【氏名又は名称】ブルー プラネット システムズ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100114557
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 英仁
(74)【代理人】
【識別番号】100078868
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
(72)【発明者】
【氏名】セルフ，カイル
(72)【発明者】
【氏名】シュナイダー，ジェイコブ
(72)【発明者】
【氏名】コンスタンツ，ブレント アール．
【テーマコード（参考）】
4D002
4D006
4D012
4D020
【Ｆターム（参考）】
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(57)【要約】
ガス状ＣＯ２捕捉システムが提供される。対象のシステムは、複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素とを含む。主題のシステムは、好適な対照と比較して、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善するように構成されている。発電プラント、工業用プラント、共通の鉱物化捕捉システム供給源、共通の電気グリッド、及び共通の建築材料製造器に関連するガス状ＣＯ２捕捉システムも提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のガス状ＣＯ２源によって放出されるＣＯ２を捕捉するためのガス状ＣＯ２捕捉システムであって、前記複数のガス状ＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を備え、
前記ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善される、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項2】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源からなる群から選択されるガス状ＣＯ２源を含む、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項3】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタを含む、請求項２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項4】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガスＤＡＣ源を含む、請求項２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項5】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガスＤＡＣ源の両方を含む、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項6】
前記共通のＣＯ２捕捉制約要素が、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項7】
前記ガス状ＣＯ２捕捉システムが、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項8】
前記ガス状ＣＯ２捕捉システムが、鉱物化、地質学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項9】
前記ガス状ＣＯ２捕捉システムが、前記複数のガス状ＣＯ２源のうちの少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加の汚染物質を除去するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、請求項１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項10】
異なるタイプの電源から電力を受け取る共通の電気グリッドに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源から放出されたＣＯ２を捕捉するためのガス状ＣＯ２捕捉システムであって、各々が前記複数のガス状ＣＯ２源のうちの１つに動作可能に結合された、複数のＣＯ２捕捉サブシステムと、
前記ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、前記共通の電気グリッドを介して前記異なるタイプの電源からの前記複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成された、コントローラと
を含む、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項11】
前記共通の電気グリッドが、再生可能電源、化石燃料電源、及び水素電源のうちの少なくとも２つから電力を受け取る、請求項１０に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項12】
前記コントローラが、電力費用、再生可能な発電の割合、及び電力輸送費用のうちの１つ以上に基づいて電力割り当てを制御する、請求項１０に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項13】
前記複数のＣＯ２捕捉サブシステムが、鉱物化捕捉システムである、請求項１０に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項14】
前記ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、電力使用効率を含む、請求項１０に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【請求項15】
方法であって、少なくとも１つの共通の運用リソースを共有する複数のガス状ＣＯ２源からガス状ＣＯ２を捕捉するためにガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用することと、
前記少なくとも１つの共通の運用リソースを、好適な対照と比較して、前記ガス状ＣＯ２捕捉に関連する少なくとも１つの性能メトリックを改善するような様式で最適化することと
を含み、
前記少なくとも１つの共通の運用リソースが、ＣＯ２捕捉制約要素である、方法。
【請求項16】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源からなる群から選択されるガス状ＣＯ２源を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガスＤＡＣ源の両方を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ＣＯ２ガス点源エミッタが、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントからなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記共通のＣＯ２捕捉制約要素が、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項20】
前記共通のＣＯ２捕捉制約要素が、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、再生可能な電力、及び共通のグリッドからの電力使用のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項21】
前記ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項22】
前記ガス状ＣＯ２捕捉が、鉱物化、地質学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２処分を提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項23】
前記ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが、前記複数のガス状ＣＯ２源のうちの少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加の汚染物質を除去する、請求項１５に記載の方法。
【請求項24】
ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、捕捉されたＣＯ２の量である、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
二酸化炭素（ＣＯ２）は、ガスとして地球の大気中に存在する天然に生じる化学化合物である。大気中のＣＯ２の供給源は様々であり、呼吸の過程でＣＯ２を生成するヒト及び他の生体、並びに火山、温泉、及び間欠泉などの他の天然に生じる供給源を含む。
【0002】
大気中ＣＯ２の追加の主要な供給源には、工業用プラントが含まれる。多くの種類の工業用プラント（セメントプラント、製油所、製鉄所及び発電所を含む）は、化石燃料及び合成ガスなどの様々な炭素系燃料を燃焼する。使用される化石燃料には、石炭、天然ガス、油、石油コークス及びバイオ燃料が含まれる。燃料は、また、タールサンド、油頁岩、石炭液化油、並びに合成ガスを用いて製造される石炭ガス化及びバイオ燃料からも由来する。
【0003】
ＣＯ２の環境影響は著しく関心が高い。ＣＯ２は一般的に温室効果ガスとみなされる。「地球温暖化」という語句は、１９世紀後半以降、地球の大気と海洋との平均温度の観測され、かつ継続する上昇を指すために使用される。産業革命以降の人間の活動は、大気中ＣＯ２の濃度を急速に増加させたため、人為的ＣＯ２は、地球温暖化及び気候変動、並びに海洋中の重炭酸塩濃度の増加に関与してきた。化石燃料ＣＯ２の海洋への取り込みは現在、１時間当たり約１００万メトリックトンのＣＯ２で進んでいる。２０世紀初頭以降、地球の平均表面温度は約０．８℃（１．４°Ｆ）上昇しており、その上昇の約３分の２が１９８０年以降に生じている。
【0004】
地球温暖化が環境及び人間の生命に及ぼす影響は数多くあり、また様々である。最近の気候変動のいくつかの影響は、すでに生じている可能性がある。海面の上昇、氷河の後退、北極の縮小、及び農業のパターンの変化は、直接的な結果として挙げられているが、二次的及び地域的影響の予測には、極端な気象事象、熱帯病の拡大、生態系における季節的パターンのタイミングの変化、及び劇的な経済的影響が含まれる。
【0005】
地球温暖化による予測される気候変動は、大陸及び地球規模での将来の大規模かつおそらく不可逆的な影響につながる可能性がある。その見込み、大きさ、及びタイミングは不確実であり、議論を呼んでいるが、予測される気候変動のいくつかの例には、温水を北大西洋に輸送する海洋循環の著しい減速、グリーンランドと西部南極との氷床の大幅な減少、陸上生物圏の炭素循環フィードバックによる地球温暖化の加速、及び永久凍土地域からの陸上炭素と沿岸堆積物中のハイドレートからのメタンの放出が含まれる。
【0006】
科学的議論の問題であるが、過剰な大気中ＣＯ２は地球温暖化に著しく寄与すると考えられている。産業革命の開始以来、ＣＯ２の濃度は約１００百万分率（ｐｐｍ）（すなわち、２８０ｐｐｍ～３８０ｐｐｍ）増加し、最近、４００ｐｐｍを超える１日平均値に達することが観察された。したがって、特に、大気中に存在する人為的ＣＯ２の増大し続ける量を少なくとも改善するために十分な様式において、ＣＯ２の隔離に大きな関心がある。
【0007】
人為的気候変動及び海洋酸性化に対する懸念は、スケーラブルで費用対効果が高い二酸化炭素捕捉及び隔離（ＣＣＳ）方法を発見する緊急性を助長している。典型的には、ＣＣＳの方法は、複雑な煙流から純粋なＣＯ２を分離し、精製されたＣＯ２を圧縮し、最後にそれを地質学的隔離のために地下生理食塩水貯蔵庫に注入する。これらの複数の工程は非常にエネルギーであり資本集約的である。炭酸塩鉱物化は、持続可能に大量のＣＯ２をギガトン（Ｇｔ、すなわち、１，０００，０００，０００トン）量で隔離するための別の方法である。
【発明の概要】
【0008】
炭素回収及び隔離のためのシステム及び方法は近年改善されているが、本発明者らは、これらのシステムが動作する効率及び有効性は、そのような技術がより広く採用される前に増加しなければならないことを認識している。したがって、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを増加させるように構成されたシステム及び方法が望ましい。本開示のシステム及び方法は、この希望を満たす。
【0009】
本発明の態様は、ガス状ＣＯ２捕捉システムを含む。対象のシステムは、複数のガス状ＣＯ２源と、複数のガス状ＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素とを含む。更に、本システムは、好適な対照と比較して、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善するように構成されている。ある特定の場合には、複数のガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガス直接空気回収（ＤＡＣ）源から選択されるガス状ＣＯ２源を含む。ＣＯ２ガス点エミッタは、例えば、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントを含む。関心がある共通のＣＯ２捕捉制約要素としては、例えば、ＣＯ２捕捉液体の利用可能性、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーン（パイプラインネットワークなど）へのアクセス、鉱物化生成物流通センターへの近接度、共通グリッドからの電力（例えば、再生可能な電力）の使用、又はそれらの組み合わせが挙げられる。主題のシステムによって採用されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルは、例えば、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせを含む。システムは、鉱物化、地質学的隔離、生物学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせを含むガス状ＣＯ２処分を提供するように構成することができる。場合によっては、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、複数のガス状ＣＯ２源の少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加汚染物質を除去するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを更に採用する。
【0010】
本発明の態様は、発電プラントを更に含む。対象の発電プラントは、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタと、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを含む。場合によっては、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタは、煙道ガススタックであり、コントローラは、煙道ガススタックのそれぞれにおける煙道ガス速度又はＣＯ２濃度を調節するように構成されている。共通のＣＯ２捕捉システムは、実施形態では、スクラバシステム（例えば、アミンスクラバシステム）を含んでも良い。更なる実施形態では、共通のＣＯ２捕捉システムは、鉱物化捕捉システムを含む。そのような実施形態では、鉱物化捕捉システムは、固体炭酸塩材料（例えば、骨材などの建築材料）を生成するように構成されても良い。対象の発電プラントは、好適な対照と比較して捕捉されたＣＯ２の総量を増加させるように構成されても良い。
【0011】
本発明の態様は、追加的に、複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタと、異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを有する工業用プラントを含む。ある特定の場合には、工業用プラントは精製所である。工業用プラントのＣＯ２ガス点源エミッタとしては、例えば、コーカーユニット、流動触媒クラッカー（ＦＣＣ）、ガス燃焼炉、ガス燃焼ボイラ、及び水素生成改質器が挙げられる。ある特定の場合には、工業用プラントは、セメントプラントである。ある特定の例において、共通のＣＯ２捕捉システムは、スクラバシステム（例えば、アミンスクラバシステム）を含む。更なる例では、共通のＣＯ２捕捉システムは、鉱物化捕捉システムを含む。そのような実施形態では、鉱物化捕捉システムは、固体炭酸塩材料（例えば、骨材などの建築材料）を生成するように構成されても良い。関心がある産業プラントは、ＣＯ２が捕捉される効率を改善するように構成され得る。
【0012】
本発明の態様は、また、１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムに動作可能に結合されたガス状ＣＯ２源、共通の鉱物化捕捉システム供給源、及び１つ以上の採鉱捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラをそれぞれ含む、複数の併設された工業用プラント及び／又は発電プラントを有するガス状ＣＯ２捕捉システムを含む。ある特定の場合には、供給源は、アルカリ性（例えば、アンモニア水を含有する溶液）を含む。本明細書に記載の同じ場所にある工業用プラントは、供給源が使用される効率を改善するように構成され得る。
【0013】
本発明のいくつかの態様は、それぞれがＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源、複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッド、及び好適な対照と比較してガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが改善されるような様式で、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源から複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成されたコントローラを更に含む。対象の共通の電気グリッドは、異なるタイプの電源から電力を受け取る。主題のシステムにおける電源は、例えば、再生可能電源、化石燃料電源、水素電源、及びそれらの組み合わせを含み得る。実施形態では、コントローラは、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて電力割り当てを制御するように構成される。ある特定の実施形態では、各ガス状ＣＯ２源に結合されたＣＯ２捕捉サブシステムは、鉱物化捕捉システムである。システムは、電力（例えば、再生可能な電力）が使用される効率を改善するように構成され得る。
【0014】
本発明の特定の態様は、ガス状ＣＯ２から第１の鉱物化原料建築材料を生成する第１のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第１のガス状ＣＯ２源、ガス状ＣＯ２から第２の鉱物化原料建築材料を生成する第２のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第２のガス状ＣＯ２源、第１及び第２の鉱物化原料建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器、及びガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能測定基準が好適な対照と比較して改善されるように第１及び第２の鉱物化原料建築材料の生産を制御するように構成されたコントローラを有するガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。ある特定の場合において、第１の鉱物化供給建築材料は、骨材を含み、第２の鉱物化供給建築材料は、セメントを含み、建築材料は、コンクリートを含む。実施形態では、システムは、第１及び第２の鉱物化供給建築材料が使用される比率を最適化するように構成される。例えば、比率は、コンクリートの混合設計に従って最適化されても良い。
【0015】
上記のシステムを使用及び構成するための方法も提供される。対象の方法は、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるように、複数のガス状ＣＯ２源及び複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を構成及び／又は動作させることを含む。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本発明は、添付の図面と併せて読み取るときに、以下の詳細な説明から最も良く理解することができる。図面には、以下の図が含まれる。
【図1】ある特定の実施形態による、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを有する発電プラントを示す。
【図2】ある特定の実施形態による、複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを示す。
【図3】ある特定の実施形態による、複数の併設された工業用プラント及び共通の鉱物化捕捉システム供給源を示す。
【図4】ある特定の実施形態による複数のガス状ＣＯ２源、及び複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッドを示す。
【図5】第１及び第２のガス状ＣＯ２源並びにガス状ＣＯ２から第１及び第２の鉱物化供給建築材料を生成するＣＯ２捕捉サブシステムを示す。
【図6】本発明の実施形態による方法を実践するためのフローチャートを提示する。
【発明を実施するための形態】
【0017】
ガス状ＣＯ２捕捉システムが提供される。対象のシステムは、複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素とを含む。主題のシステムは、好適な対照と比較して、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善するように構成されている。発電プラント、工業用プラント、共通の鉱物化捕捉システム供給源、共通の電気グリッド、及び共通の建築材料製造器に関連するガス状ＣＯ２捕捉システムも提供される。
【0018】
本発明がより詳細に記載される前に、本発明は、記載される特定の実施形態に限定されず、したがって、もちろん、変動し得ることを理解されたい。また、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることになるため、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する対象となるためのものであり、限定することが意図されるものではないことも理解されるべきである。
【0019】
値の範囲が提供される場合、文脈が明確に別段の指示をしない限り、その範囲の上限と下限との間の、下限の単位の１０分の１までの各中間値、及びこの記載の範囲内の任意の他の記載される値又は中間値が本発明に包含されることが理解されるべきである。これらのより小さな範囲の上限及び下限は、独立して、より小さな範囲に含まれ得、また、記述の範囲内の任意の特定の除外された制限に従うことを条件として、本発明内に包含される。記述の範囲が、制限の一方又は両方を含む場合、それらの含まれる制限の一方又は両方を除外する範囲もまた、本発明に含まれる。
【0020】
ある範囲は、「約」という用語が数値に先行して本明細書で提示される。「約」という用語は、この用語が先行する正確な数、及びこの用語が先行する数に近い数又はほぼその数である数についての逐語的支持を提供するために本明細書で使用される。ある数が具体的に列挙された数に近いか、又は近似するか否かを判定するとき、その近い又は近似する列挙されない数は、それが提示されている文脈において、具体的に列挙されている数の実質的な等価物を提供する数であり得る。
【0021】
別段に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似又は同等の任意の方法及び材料も、本発明の実施又は試験で使用することができるが、代表的な例示的な方法及び材料がここで説明される。
【0022】
本明細書で引用される全ての刊行物及び特許は、各個々の刊行物又は特許が、参照により組み込まれると具体的かつ個々に示されるかのように参照により本明細書に組み込まれ、方法及び／又は材料を刊行物が引用されるものに関して開示及び記載するために参照により本明細書に組み込まれる。いずれもの刊行物の引用は、出願日前のその開示についてのものであり、本発明が、従来発明のためそのような刊行物に先行する権利がないことを認めるものとして解釈されるべきでない。更に、提供される刊行物の日付は、実際の公開日とは異なり得、これらは独立して確認する必要があり得る。
【0023】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」との単数形は、別途文脈が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲は、あらゆる任意選択的な要素を排除するように設計され得ることに更に留意されたい。したがって、この記述は、特許請求の範囲の要素の列挙に関連する「単独で」、「のみ」などのそのような排他的な用語の使用、又は「否定的」限定の使用の先行詞として機能することが意図される。
【0024】
本開示を読むと当業者には明らかであるように、本明細書に記載及び例証される別個の実施形態の各々は、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の様々な実施形態のいずれかの特徴から容易に分離され得るか、又はこれらと組み合わされ得る別個の構成要素及び特徴を有する。任意の列挙された方法は、列挙された事象の順序、又は論理的に可能な任意の他の順序で実行され得る。
【0025】
ガス状ＣＯ２捕捉システム
上述のように、本発明の態様は、ガス状ＣＯ２捕捉システムを含む。主題のシステムは、複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素とを含む。主題のシステムは、好適な対照と比較して、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善する。
上述のように、本発明の態様は、ガス状ＣＯ２捕捉システムを含む。主題のシステムは、複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素とを含む。主題のシステムは、好適な対照と比較して、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善する。
【0026】
「ＣＯ２を捕捉する」とは、ＣＯ２の一部又は全てが、除去された環境中に存在しなくなるように、地球の大気又は工業用プラントによって生成されたガス状廃棄物流などの環境からの一定量のＣＯ２の除去又は分離（すなわち、隔離）を意味する。実施形態では、本発明は、ＣＯ２が隔離されるように、一定量のＣＯ２から貯蔵安定二酸化炭素隔離生成物を生成することによって、ＣＯ２を隔離するように構成される。貯蔵安定ＣＯ２隔離生成物は、ＣＯ２が大気中にガスとして存在しなくなるか、又は利用できなくなるように、一定量のＣＯ２を地上貯蔵形態又は水中貯蔵安定形態などの貯蔵安定形態に組み込む貯蔵安定組成物である。ある特定の場合には、貯蔵安定ＣＯ２隔離生成物は、独立した有用性（例えば、建築材料として）を有する。
【0027】
「共通のＣＯ２捕捉制約要素」とは、各ガス状ＣＯ２源と関連付けられている（例えば、共通して共有されている）単一の要素又は要素の集合を意味する。換言すると、ガス状ＣＯ２源は、互いに対して物理的に異なる（例えば、ある距離に位置する）が、源は、共通のＣＯ２捕捉制約要素とのそれらの共有会合を介してつながれる。共通のＣＯ２捕捉制約要素は以下に詳細に記載されており、これには、例えば、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、又はそれらの組み合わせが含まれ得る。
【0028】
本明細書で論じられるように、「ガス状ＣＯ２性能メトリック」は、ＣＯ２捕捉の有効性及び／又は効率を評価し得る尺度を指す。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２性能メトリックは、システムによって捕捉されたＣＯ２の量である。例えば、システムは、ある特定の場合において、システムによって捕捉されるＣＯ２の量を、１％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上を含むように増加させても良い。他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、ＣＯ２捕捉効率である。いくつかのバージョンでは、ＣＯ２捕捉効率は、所与の量のＣＯ２を捕捉するために必要な１つ以上のリソース（例えば、エネルギー、燃料、供給源）の量を評価する。主題のシステムは、所望の場合、ＣＯ２捕捉効率を、１％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上を含むように増加させても良い。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉効率性能メトリックは、ＣＯ２捕捉の総費用であり、これは、全てのＣＯ２を捕捉することに関連付けられた総費用である。主題のシステムは、所望の場合、ＣＯ２捕捉の費用を、１％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上を含むように減少させても良い。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉有効性メトリックは、利益率、投資収益率、差引現在価値などのＣＯ２捕捉に基づく財務メトリックである。例えば、これらの数値は、１％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上を含むように改善されても良い。ある特定の場合には、システムは、所与の量の炭素を捕捉するために必要なエネルギー量を減少させる。更なる実施形態では、ＣＯ２捕捉効率は、供給源ユーティリティ効率を含む。そのような実施形態では、主題のシステムは、供給源（例えば、ＣＯ２の捕捉及び／又は鉱物化のために構成された溶液の供給源）が採用される効率を増加させる。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、電力使用効率である。ある特定の場合には、電力使用効率は、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上によって決定される。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、捕捉されたＣＯ２の使用効率（例えば、鉱物化供給建築材料として）を含む。
【0029】
前述のＣＯ２捕捉性能メトリックは、好適な対照と比較して改善される。本明細書で説明される「好適な対照」は、共通のＣＯ２捕捉制約要素を含まないガス状ＣＯ２捕捉システムを指す。換言すると、対照は、複数のガス状ＣＯ２源を含み、各源は、他のガス状ＣＯ２源と関連付けられていない放出されたＣＯ２を捕捉するための専用の機構を含む。いくつかの実施形態では、好適な対照は、本システムの１つ以上の実施形態と同じ数及び／又はタイプのガス状ＣＯ２源を含む。追加の例では、好適な対照は、本システムと同じ炭素捕捉機構を含む。本明細書に記載の好適な対照は、物理的に存在するシステムであっても、そうでなくても良い。例えば、ある特定の場合には、好適な対照は、仮定のガス状ＣＯ２源の動作及びそこからの炭素隔離をシミュレートする数学的モデルである。他の場合には、好適な対照は、既存のシステムである。
【0030】
ガス状ＣＯ２源
本システムによって処理されるＣＯ２含有ガスは、ＣＯ２を含むものである。ＣＯ２含有ガスは、純粋なＣＯ２であっても良く、又は源に応じて、１つ以上の他のガス及び／又は微粒子成分と組み合わされても良く、例えば、多成分ガス（すなわち、多成分ガス流）であっても良い。そのようなガス中のＣＯ２の量は変化し得るが、いくつかの例では、ＣＯ２含有ガスは、１０３Ｐａ以上ｐＣＯ２、１０４Ｐａ以上など、１０５Ｐａ以上など、１０６Ｐａ以上を含むｐＣＯ２を有する。ＣＯ２含有ガス中のＣＯ２の量は、場合によっては、２０，０００ｐｐｍ以上、例えば、５０，０００ｐｐｍ以上、１００，０００ｐｐｍ以上など、１５０，０００ｐｐｍ以上を含む、例えば、５００，０００ｐｐｍ以上、７５０，０００ｐｐｍ以上、９００，０００ｐｐｍ以上、最大で１，０００，０００ｐｐｍを含み得る（純粋なＣＯ２排気では、濃度は１，０００，０００ｐｐｍである）。いくつかの例では、１０，０００～５００，０００ｐｐｍ、５０，０００～２５０，０００ｐｐｍなど、１００，０００～１５０，０００ｐｐｍを含む範囲であり得る。ＣＯ２含有ガスの温度もまた変化し得、いくつかの例では、１００～１２００℃などの０～１８００℃の範囲であり、６００～７００℃を含む。
本システムによって処理されるＣＯ２含有ガスは、ＣＯ２を含むものである。ＣＯ２含有ガスは、純粋なＣＯ２であっても良く、又は源に応じて、１つ以上の他のガス及び／又は微粒子成分と組み合わされても良く、例えば、多成分ガス（すなわち、多成分ガス流）であっても良い。そのようなガス中のＣＯ２の量は変化し得るが、いくつかの例では、ＣＯ２含有ガスは、１０３Ｐａ以上ｐＣＯ２、１０４Ｐａ以上など、１０５Ｐａ以上など、１０６Ｐａ以上を含むｐＣＯ２を有する。ＣＯ２含有ガス中のＣＯ２の量は、場合によっては、２０，０００ｐｐｍ以上、例えば、５０，０００ｐｐｍ以上、１００，０００ｐｐｍ以上など、１５０，０００ｐｐｍ以上を含む、例えば、５００，０００ｐｐｍ以上、７５０，０００ｐｐｍ以上、９００，０００ｐｐｍ以上、最大で１，０００，０００ｐｐｍを含み得る（純粋なＣＯ２排気では、濃度は１，０００，０００ｐｐｍである）。いくつかの例では、１０，０００～５００，０００ｐｐｍ、５０，０００～２５０，０００ｐｐｍなど、１００，０００～１５０，０００ｐｐｍを含む範囲であり得る。ＣＯ２含有ガスの温度もまた変化し得、いくつかの例では、１００～１２００℃などの０～１８００℃の範囲であり、６００～７００℃を含む。
【0031】
上記のように、いくつかの例では、ＣＯ２含有ガスは、それらが１つ以上の追加のガス及び／又は微量元素を含有するという点で、純粋なＣＯ２ではない。ＣＯ２含有ガスに存在し得る追加のガスとしては、水、窒素、一窒素酸化物、例えば、ＮＯ、ＮＯ２、及びＮＯ３、酸素、硫黄、一硫黄酸化物、例えば、ＳＯ、ＳＯ２、及びＳＯ３）、揮発性有機化合物、例えば、ベンゾ（ａ）ピレンＣ２ＯＨ１２、ベンゾ（ｇ、ｈ、Ｉ）ペリレンＣ２２Ｈ１２、ジベンゾ（ａ、ｈ）アントラセンＣ２２Ｈ１４などが挙げられるが、これらに限定されない。ＣＯ２含有ガスに存在し得る微粒子成分としては、ガスに懸濁した固体又は液体の粒子、例えば、ストロンチウム、バリウム、水銀、タリウムなどの重金属が挙げられるが、これらに限定されない。
【0032】
任意の好都合なＣＯ２放出源を、本明細書に記載のガス状ＣＯ２源として採用することができる。いくつかの実施形態では、複数のガス状ＣＯ２源の１つ以上のガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２ガス点源エミッタである。本明細書で考察されるように、「ＣＯ２ガス点源エミッタ」という用語は、その従来の意味で、ガス状ＣＯ２放出の単一の識別可能な源（すなわち、より一般的には、大気中に存在するＣＯ２とは対照的に）を説明するために使用される。ある特定の実施形態では、ＣＯ２含有ガスは、例えば、ＣＯ２含有ガスが工業用プラントからの廃棄物である工業用プラントから得られる。ＣＯ２含有ガスが、例えば、工業用プラントからの廃棄物として得られ得る工業用プラントは、変化し得る。対象となる工業用プラントとしては、限定されないが、発電プラント及び工業製品製造プラント、例えば、限定されないが、化学及び機械加工プラント、製油所、セメントプラント、精錬所、鋼プラントなど、並びに燃料燃焼又は他の加工工程（セメントプラントによる焼成又は水素プラントにおける改質など）の副生成物としてＣＯ２を生成する他の工業用プラントが挙げられる。対象となる廃棄物供給物には、例えば、工業用プラントによって行われるプロセスの二次的又は付随的な生成物として、工業用プラントによって生成されるガス流が含まれる。
【0033】
ある特定の実施形態において興味深いものは、化石燃料、例えば、石炭、石油、天然ガス、及びそれらの誘導体、並びに天然に存在する有機燃料堆積物の人工燃料製品、例えば、限定されないが、タールサンド、重油、オイルシェールなど、及びそれらの誘導体を燃焼させる工業用プラントによって生成される廃棄物流である。ある特定の実施形態では、発電プラントは、粉砕石炭発電プラント、超臨界石炭発電プラント、大量燃焼石炭発電プラント、流動層石炭発電プラント、ガス又は石油焚きボイラ及び蒸気タービン発電プラント、ガス又は石油焚きボイラ単純サイクルガスタービン発電プラント、並びにガス又は石油焚きボイラ複合サイクルガスタービン発電プラントである。特定の実施形態で対象となるものは、合成ガス、すなわち、石炭、バイオマスなどの有機物のガス化によって生成されるガスを燃焼する発電所によって生成される廃棄物流であり、ある特定の実施形態において、かかるプラントは、統合ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）プラントである。ある特定の実施形態において対象となるものは、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）プラントによって生成される廃棄物流である。対象となる廃棄物流には、セメントプラントによって生成される廃棄物流も含まれる。本発明の方法において廃棄物流が使用され得るセメントプラントは、湿式プロセスプラント及び乾式プロセスプラントの両方を含み、これらのプラントは、溶鉱炉又は回転炉を使用しても良く、予備か焼装置を含み得る。この種類の工業用プラントはそれぞれ、単一の燃料を燃焼することができるか、又は順次若しくは同時に２つ以上の燃料を燃焼することができる。対象となる廃棄物流は、工業用プラント排ガス、例えば、燃焼排ガスである。「燃焼排ガス」とは、化石燃料又はバイオマス燃料の燃焼による燃焼生成物から得られるガスを意味し、その後、工業用プラントの煙道としても知られる煙突に送られる。
【0034】
他の実施形態では、複数のガス状ＣＯ２源の１つ以上のガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源である。ＤＡＣシステムは、二酸化炭素ＣＯ２を周囲空気から直接分離することができる技術の一種である。ＤＡＣシステムは、空気からＣＯ２を直接捕捉し、ＤＡＣシステムに入力される空気よりも高い濃度でＣＯ２を含む生成物ガスを発生する任意のシステムである。ＤＡＣで発生したガス状ＣＯ２源中のＣＯ２の濃度は変化し得るが、いくつかの場合において、濃度が１，０００ｐｐｍ以上、例えば１０，０００ｐｐｍ以上、１００，０００ｐｐｍ以上を含み、この生成物ガスが純粋なＣＯ２ではない可能性があり、いくつかの場合において、生成物ガスが、１０％以上の非ＣＯ２構成物を含む、５％以上の非ＣＯ２構成物などの３％以上の非ＣＯ２構成物である。生成物流に存在し得る非ＣＯ２構成物は、入力空気及び／又はＤＡＣシステムに由来する構成物であり得る。
【0035】
ＤＡＣシステムは、ＣＯ２に結合するが他の大気圧化学物質（窒素及び酸素など）に結合しない（又はそれらに最小限で結合する）媒体を使用して空気からＣＯ２を抽出するシステムである。空気が、ＣＯ２結合媒体上を通過すると、ＣＯ２が、結合媒体に「粘着」する。次いで、刺激、例えば、熱、湿度などに応答して、結合したＣＯ２を結合媒体から放出し、ガス状ＣＯ２含有生成物を生成しても良い。対象となるＤＡＣシステムとしては、限定されないが、水酸化物系システム、ＣＯ２吸着剤／温度スイング系システム、及びＣＯ２吸着剤／温度スイング系システムが挙げられる。いくつかの場合において、ＤＡＣシステムは、水酸化物系のシステムであり、ＣＯ２は、空気を水性水酸化物液体と接触させることによって空気から分離される。水酸化物系ＤＡＣシステムの例としては、限定されないが、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ／２００９／１５５５３９号、ＷＯ／２０１０／０２２３３９号、ＷＯ／２０１３／０３６８５９号、及びＷＯ／２０１３／１２００２４に記載されるものが挙げられ、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0036】
いくつかの場合において、ＤＡＣシステムは、ＣＯ２吸着剤ベースのシステムであり、ここで、ＣＯ２は、空気をアミン吸着剤などの吸着剤と接触させることによって空気から分離し、続いて、吸着剤を１つ以上の刺激、例えば、温度の変化、湿度の変化などに供することによって、吸着剤捕捉ＣＯ２の放出を行う。かかるＤＡＣシステムの例としては、限定されないが、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ／２００５／１０８２９７号、ＷＯ／２００６／００９６００号、ＷＯ／２００６／０２３７４３号、ＷＯ／２００６／０３６３９６号、ＷＯ／２００６／０８４００８号、ＷＯ／２００７／０１６２７１号、ＷＯ／２００７／１１４９９１号、ＷＯ／２００８／０４２９１９号、ＷＯ／２００８／０６１２１０号、ＷＯ／２００８／１３１１３２号、ＷＯ／２００８／１４４７０８号、ＷＯ／２００９／０６１８３６号、ＷＯ／２００９／０６７６２５号、ＷＯ／２００９／１０５５６６号、ＷＯ／２００９／１４９２９２号、ＷＯ／２０１０／０１９６００号、ＷＯ／２０１０／０２２３９９号、ＷＯ／２０１０／１０７９４２号、ＷＯ／２０１１／０１１７４０号、ＷＯ／２０１１／１３７３９８号、ＷＯ／２０１２／１０６７０３号、ＷＯ／２０１３／０２８６８８号、ＷＯ／２０１３／０７５９８１号、ＷＯ／２０１３／１６６４３２号、ＷＯ／２０１４／１７０１８４号、ＷＯ／２０１５／１０３４０１号、ＷＯ／２０１５／１８５４３４号、ＷＯ／２０１６／００５２２６号、ＷＯ／２０１６／０３７６６８号、ＷＯ／２０１６／１６２０２２号、ＷＯ／２０１６／１６４５６３号、ＷＯ／２０１６／１６１９９８号、ＷＯ／２０１７／１８４６５２号、及びＷＯ／２０１７／００９２４１号に記載されるものが挙げられる、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0037】
対象のシステムは、任意の都合が良い数のガス状ＣＯ２源を含んでも良い。例えば、いくつかの場合において、ガス状ＣＯ２源の数は、２～５０、例えば、２～２５、例えば、２～１０、及び２～５を含む範囲である。対象のシステムで使用されるガス状ＣＯ２源の種類は、同じであっても異なっていても良い。システムが２つのガス状ＣＯ２源を含む１つの例では、第１及び第２のガス状ＣＯ２の両方は、点源エミッタ（例えば、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所及び化学プラント、又はそれらの組み合わせ）である。別の例では、第１及び第２のガス状ＣＯ２源の両方がＤＡＣ源である。更に別の例では、第１のガス状ＣＯ２源は点源であり、第２のガス状ＣＯ２源はＤＡＣ源である。
【0038】
共通のＣＯ２捕捉制約要素
上記で考察されたように、主題のガス状ＣＯ２捕捉システムは、共通のＣＯ２捕捉制約要素を含む。いくつかの場合において、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、ＣＯ２捕捉液体である。「ＣＯ２捕捉液体」とは、ＣＯ２含有ガスと接触しても良く、それによってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する有機又は水性媒体を意味する（例えば、以下でより詳細に説明するように）。共通のＣＯ２捕捉制約要素がＣＯ２捕捉液体である場合、本システムは、ガス状ＣＯ２が各ガス状ＣＯ２源からの捕捉液体によって受け取られるように、同じＣＯ２捕捉液体が２つ以上、及びいくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２源の全てに循環するように配置される。共通のＣＯ２捕捉制約要素が捕捉液体である特定の場合には、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリック（例えば、上記のものなど）は、捕捉液体並びに異なるガス状ＣＯ２源の間で捕捉液体を維持するための構造（例えば、生成、保管、循環、再生など）を共有することによって増加されても良い。共通のＣＯ２捕捉制約要素が捕捉液体である他の場合では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリック（例えば、上記のようなもの）は、異なるガス状ＣＯ２源間で捕捉液体の再生要件を共有することによって増加され得る。
上記で考察されたように、主題のガス状ＣＯ２捕捉システムは、共通のＣＯ２捕捉制約要素を含む。いくつかの場合において、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、ＣＯ２捕捉液体である。「ＣＯ２捕捉液体」とは、ＣＯ２含有ガスと接触しても良く、それによってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する有機又は水性媒体を意味する（例えば、以下でより詳細に説明するように）。共通のＣＯ２捕捉制約要素がＣＯ２捕捉液体である場合、本システムは、ガス状ＣＯ２が各ガス状ＣＯ２源からの捕捉液体によって受け取られるように、同じＣＯ２捕捉液体が２つ以上、及びいくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２源の全てに循環するように配置される。共通のＣＯ２捕捉制約要素が捕捉液体である特定の場合には、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリック（例えば、上記のものなど）は、捕捉液体並びに異なるガス状ＣＯ２源の間で捕捉液体を維持するための構造（例えば、生成、保管、循環、再生など）を共有することによって増加されても良い。共通のＣＯ２捕捉制約要素が捕捉液体である他の場合では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリック（例えば、上記のようなもの）は、異なるガス状ＣＯ２源間で捕捉液体の再生要件を共有することによって増加され得る。
【0039】
各ガス状ＣＯ２源からのＣＯ２含有ガスは、任意の便利なプロトコルを使用して液体媒体と接触させても良い。例えば、対象となる接触プロトコルとしては、限定されないが、直接接触プロトコル、例えば、ある体積の液体媒体を通してガスを気泡状にすること、同時接触プロトコル、すなわち、一方向的に流れる気相流と液相流との間の接触、向流プロトコル、すなわち、反対方向に流れる気相流と液相流との間の接触などが挙げられる。接触は、好都合であり得るように、注入器、バブラー、流体ベンチュリ反応器、多孔分散管、ガスフィルター、スプレー、トレイ、又は充填されたカラム反応器などの使用を通じて達成され得る。
【0040】
共通のＣＯ２捕捉制約要素が捕捉液体である特定の場合には、当該捕捉液体は、特定の順序で異なるガス状ＣＯ２源を通って循環され得る。任意の都合が良い基準は、捕捉液体が循環するガス状ＣＯ２源の順序を決定し得る。いくつかの実施形態では、順序は、互いに対するガス状ＣＯ２源の近接度によって決定される。一例では、捕捉液体が第１のガス状ＣＯ２源からＣＯ２を受け取った後、捕捉液体は、（例えば、１つ以上のパイプを介して）第１のガス状ＣＯ２源に地理的に近接して（すなわち、より遠い距離に位置する第３のガス状ＣＯ２源の代わりに）位置する第２のガス状ＣＯ２に輸送される。
【0041】
他の実施形態では、捕捉液体が異なるガス状ＣＯ２源を通って循環する順序は、各ガス状ＣＯ２源で放出されるガス状ＣＯ２の分圧によって決定される。そのような実施形態では、捕捉液体は、ＣＯ２の低分圧を有するガス状ＣＯ２源から、ＣＯ２の比較的高い分圧を有するガス状ＣＯ２源に輸送され得る。３つの異なるガス状ＣＯ２源がある一例では、捕捉液体は、ＣＯ２の分圧が最も低いガス状ＣＯ２源からＣＯ２を受け取り、ＣＯ２の分圧が２番目に低いガス状ＣＯ２源に輸送され、続いて、ＣＯ２の分圧が最も高いガス状ＣＯ２源に輸送される。特定の場合には、ガス状ＣＯ２源の分圧が変動し、システムは、捕捉液体の循環をシフトさせて、液体がＣＯ２の分圧が低いガス状ＣＯ２源から、比較的高いＣＯ２の分圧を有するガス状ＣＯ２源（いずれかのガス状ＣＯ２源）に輸送されるように構成される。
【0042】
ガスと接触する液体媒体の温度は変化し得る。いくつかの場合において、温度は、２０～８０℃などの－１．４～１００℃の範囲であり、４０～７０℃を含む。いくつかの場合において、温度は、－１．４～５０℃以上、例えば、－１．１～４５℃以上の範囲であり得る。いくつかの場合において、より低い温度が使用され、かかる温度は、－１．１～０℃などの－１．４～４℃の範囲であり得る。初期の水性媒体は、所望の温度を得るために冷却され得るが、いくつかの例では、所望の最適な温度を有する水性媒体の天然源が、使用され得る。例えば、水性媒体が大洋水又は海水である場合、大洋水又は海水は、水が所望の温度を有する場所から取得され得る。いくつかの場合において、そのような水を得ることは、水面（例えば、海面）の下の深さから水を得ることを含み得、ここで、深さは、いくつかの場合において、１０～２０００メートル、例えば、２０～２００メートルの範囲であり得る。
【0043】
いくつかの場合において、より温かい温度が使用される。例えば、いくつかの場合において、液体媒体の温度は、２５℃以上、例えば３０℃以上であっても良く、いくつかの実施形態では、２５～５０℃、例えば３０～４０℃の範囲であっても良い。所与の液体媒体は、そのような例では、これらの温度に到達するために温められても良いが、いくつかの場合において、液体媒体は、所望の温かい温度にある天然の供給源から得られても良く、又は所望の温度を提供する人工の供給源から得られても良く、例えば、工業用、例えば、電力、プラント冷却システムなどの出力から得られても良い。
【0044】
いくつかのバージョンでは、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、共通の場所への近接度を含む。本明細書で言及される「共通の場所」は、複数のガス状ＣＯ２源に関連付けられた複数のガス状ＣＯ２捕捉サブシステムによって共通して共有され得る１つ以上のリソースを有する任意の場所、又はＣＯ２捕捉サブシステムが出力（例えば、セメント、集合体）をプールし得る場所を含む。共通の場所は、ある特定の場合では、輸送ハブであり得る。そのような場合、共通の場所は、材料を受け取り、及び／又は出荷することができる輸送ネットワーク内のポイント（すなわち、ハブ）である。輸送ハブには、海港、鉄道／鉄道駅、空港、倉庫、パイプラインなどが含まれるが、これらに限定されない。
【0045】
「ガス状ＣＯ２捕捉サブシステム」という用語は、互いに独立して動作するが、特定のリソース（例えば、アルカリ性の源）を共有する、又は特定の出力をプールする一連のガス状ＣＯ２捕捉システムを指す。いくつかの場合において、ガス状ＣＯ２捕捉サブシステムによって共有されるリソースは、共通の鉱物化捕捉システム供給源を含む。共通の鉱物化捕捉システムの目的の供給源には、例えば、水性媒体源、アンモニア源、及びアルカリ性源（例えば、以下に詳細に記載される）が含まれる。いくつかの実施形態では、複数のガス状ＣＯ２捕捉サブシステムの各ガス状ＣＯ２捕捉サブシステムは、個々のガス状ＣＯ２源（例えば、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、化学プラント）に関連付けられ、その源からＣＯ２を隔離するように構成される。いくつかの実施形態では、共通の場所は、ガス状ＣＯ２捕捉サブシステムで必要に応じて利用され得る貯蔵リソース（例えば、アルカリ性の源、水性媒体、アンモニア、アミンなど）を含む。特定の場合では、ガス状ＣＯ２捕捉サブシステムは、鉱物化捕捉サブシステムであり、そのような実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉サブシステムは、以下でより詳細に説明されるように、鉱物化された材料（例えば、鉱物化された建築材料）を生成するための共存コンポーネントを含む。
【0046】
複数のガス状ＣＯ２源の各ガス状ＣＯ２源、並びに関連するＣＯ２捕捉サブシステムは、共通の場所から任意の便利な距離に配置され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２源は、０．０１ｋｍ～５００ｋｍ、例えば０．２ｋｍ～４００ｋｍ、例えば０．５ｋｍ～３００ｋｍ、例えば１ｋｍ～２５０ｋｍ、例えば１．５ｋｍ～２００ｋｍ、例えば２ｋｍ～１５０ｋｍ、例えば２．５ｋｍ～１００ｋｍ、例えば３ｋｍ～５０ｋｍ、及び４ｋｍ～２５ｋｍを含む距離によって共通の場所から分離されても良い。共通の場所に存在するリソースは、任意の適切なプロトコルを介してガス状ＣＯ２源及びＣＯ２捕捉サブシステムに輸送され得る。本発明のある特定の態様では、リソースは、道路を介して（例えば、トラックを介して）輸送される。他の例では、リソースは列車／鉄道を介して輸送される。更に他の実施形態では、リソースは、例えば、輸送船又ははしけで水を介して輸送される。隔離された炭素が液体（例えば、炭酸塩スラリー又は重炭酸塩スラリー）の形態である場合など、更に他の実施形態では、リソースはパイプラインを介して輸送される。システムが共通の場所へのアクセスを含む場合、材料は、共通の輸送チェーンから各ＣＯ２捕捉サブシステムに、各ＣＯ２捕捉サブシステムから共通の場所に、又はその両方に輸送され得る。
【0047】
いくつかの実施形態では、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、共通の輸送チェーンへのアクセスを含む。「共通の輸送チェーン」とは、各ガス状ＣＯ２源及び関連するＣＯ２捕捉サブシステムが配置される輸送チェーンを意味する。換言すると、各ガス状ＣＯ２源及び関連するＣＯ２捕捉サブシステムが共通の場所（例えば、輸送ハブ）に関連付けられる代わりに、各ガス状ＣＯ２源及び関連するＣＯ２捕捉サブシステムは、それ自体、同じ輸送チェーンに沿って配置される。対象となる輸送チェーンには、列車／鉄道線、トラック輸送ルート、航空ルート、海上ルート、パイプライン、及びそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【0048】
システムが共通の輸送チェーンへのアクセスを含む場合、材料は、共通の輸送チェーンを介して、各ＣＯ２捕捉サブシステムから共通の輸送チェーンを介して、又はその両方を介して、各ＣＯ２捕捉サブシステムに輸送され得る。例えば、いくつかの実施形態では、共通の鉱物化捕捉システム供給源（例えば、上述のものなど）からのリソースは、共通の輸送チェーンを介してＣＯ２捕捉サブシステムのそれぞれに供給される。追加の実施形態では、隔離された炭素は、必要に応じて、各ＣＯ２捕捉サブシステムから１つ以上の場所に共通の輸送チェーンに沿って輸送される。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２源と関連するＣＯ２捕捉サブシステムとは、０．０１ｋｍ～５００ｋｍ、例えば０．１ｋｍ～４００ｋｍ、例えば０．５ｋｍ～３００ｋｍ、例えば１ｋｍ～２５０ｋｍ、例えば１．５ｋｍ～２００ｋｍ、例えば２ｋｍ～１５０ｋｍ、例えば２．５ｋｍ～１００ｋｍ、例えば３ｋｍ～５０ｋｍ、及び４ｋｍ～２５ｋｍを含む距離によって、共通の輸送チェーン上の場所が離れていても良い。
【0049】
主題のシステムで輸送される隔離された炭素は、任意の便利な形態を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、隔離された炭素は、重炭酸塩が豊富な生成物（ＢＲＰ）である。いくつかの実施形態では、重炭酸塩が豊富な生成物は、水溶液中の成分である。重炭酸塩が豊富な生成物とは、高濃度の重炭酸イオンを特徴とする組成物を意味し、重炭酸イオンの濃度は、いくつかの場合において、５，０００ｐｐｍ以上、１５，０００ｐｐｍを含む１０，０００ｐｐｍ以上などであり得る。いくつかの場合において、重炭酸塩が豊富な生成物中の重炭酸イオンは、５，０００～２０，０００ｐｐｍ、例えば、８，０００～１２，０００ｐｐｍを含む、７，５００～１５，０００ｐｐｍの範囲である。いくつかの場合において、重炭酸イオンの全量は、０．１～３０重量％、例えば、１０～１５重量％を含む３～２０重量％の範囲であり得る。例えば、上述のように、ＣＯ２源と水性媒体との組み合わせによって生成される重炭酸塩が豊富な生成物のｐＨは、変化しても良く、いくつかの場合において、４～１０、例えば、及び８～８．５を含む６～９の範囲である。
【0050】
炭酸水素塩が豊富な生成物は、単相又は２つ以上の異なる相を含む液体組成物であり得る。いくつかの実施形態では、炭酸水素塩が豊富な生成物は、バルク液体、例えばバルク溶液中の液体縮合相（ＬＣＰ）の液滴を含む。「液体縮合相」又は「ＬＣＰ」とは、重炭酸イオンを含む液体溶液の相を意味し、重炭酸イオンの濃度は、ＬＣＰ相において周囲のバルク液体よりも高い。ＬＣＰ液滴は、重炭酸イオンがバルク溶液の濃度を超える縮合濃度に会合し、非結晶溶液状態で存在する、メタ安定性の重炭酸塩リッチ液体前駆体相の存在によって特徴付けられる。
【0051】
更なる実施形態では、対象のシステムで輸送される隔離されたＣＯ２は、凝集体を含む（例えば、以下でより詳細に説明する）。凝集体が炭酸塩凝集体であるため、粒状材料の粒子は、１つ以上の炭酸塩化合物を含み、炭酸塩化合物成分は、必要に応じて、他の物質（例えば、基質）と組み合わせても良く、又は粒子全体を構成しても良い。更に他の実施形態では、対象のシステムで輸送される隔離された炭素は、セメント又はセメント用の重炭酸塩添加剤を含む。セメントは、必要に応じて、液体又は固体形態で輸送され得る。ある特定の場合では、主題のシステムにおいて輸送される隔離された炭素は、コンクリート及びモルタルなどの本発明の硬性組成物を含む。本発明の硬性セメント状組成物は、セメント、定着液、及びＢＲＰ添加剤／混合物（例えば、上記に記載されるように）の組み合わせから調製され、組成物は、骨材、化学混合物、鉱物混合物などの１つ以上の追加の成分を更に含み得るが、これらに限定されない。
【0052】
他の実施形態では、主題のシステムで輸送される隔離されたＣＯ２は、固体状態の化合物、例えば、一般に重曹として知られている重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、一般にソーダ灰として知られている炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、食品業界で一般的に発酵剤として使用される重炭酸アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、密封剤、接着剤、プラスチック、ゴム、インク、紙、医薬品、栄養補助食品、及び他の多くの要求が厳しい用途の添加剤として様々な用途で一般的に使用される沈殿炭酸カルシウム（ＰＣＣ）などの固体状態の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【0053】
更なる実施形態では、対象のシステムで輸送される隔離された炭素は、実質的に純粋なＣＯ２生成物（例えば、圧縮ＣＯ２、液化ＣＯ２又は超臨界ＣＯ２）を含む。実質的に純粋なＣＯ２生成物ガスは、例えば、加圧パイプラインに格納され得る。いくつかの実施形態では、複数のガス状ＣＯ２源及び関連するガス状ＣＯ２捕捉サブシステムからのＣＯ２生成物ガスは、ガスが処分される共通の場所に輸送されても良い（例えば、以下で考察されるように、生成物ＣＯ２ガスを地下の地質学的場所に注入することによって）。他の例では、生成物ＣＯ２ガスは、所望に応じて、１つ以上の他の産業プロセスで必要に応じて販売及び／又は使用されても良い。
【0054】
ある特定の場合では、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、鉱物化生成物流通センターである。「鉱物化生成物流通センター」とは、固体形態で内包化された（ｅｍｂｏｄｉｅｄ）ＣＯ２（例えば、ＣＯ２内包化セメント、ＣＯ２内包化骨材）が流通し得る場所を意味する。例えば、いくつかの場合において、鉱物化生成物流通センターは、鉱物化生成物が（例えば、建設会社又は請負業者に）販売される小売店である。他の実施形態では、鉱物化生成物流通センターは、鉱物化生成物が使用のために要求される時間まで保管される保管場所である。
【0055】
更に他の実施形態では、共通のＣＯ２捕捉制約要素は、共通のグリッドからの電力使用である。そのような実施形態では、ガス状ＣＯ２点源及び／又はＣＯ２捕捉サブシステムは、それらの構成要素が動作のための同じエネルギー源を共有するように、共通の電力グリッドに接続される。換言すると、ガス状ＣＯ２源及び共通の電力グリッドに接続された関連するＣＯ２捕捉サブシステムは、個々の（すなわち、排他的な）発電機構を有していない。
【0056】
任意の適切な電源は、共通の電力グリッドに電力を供給し得る。いくつかの態様では、開示されたシステムは、１つ以上の発電プラントを含む。本明細書で使用される場合、「発電プラント」及び「発電所」という用語は、発電のための施設を指す。特定の態様では、発電プラントは、発電及び送電のための構成要素を収容する。任意の都合が良い数の発電プラントは、共通の電力グリッドに電力を提供し得る。例えば、発電プラントの数は、２つ～５つなど、かつ２つ～３つを含む２つ～１０個の範囲であり得る。
【0057】
いくつかの実施形態では、発電プラントは、化石燃料（例えば、石炭、石油、及び／若しくは天然ガス）、原子力、又は再生可能エネルギー源から発電する。いくつかの態様では、発電プラントは、発電プラントの外部の電力の消費者に電力を提供する。いくつかのバージョンでは、発電プラントは水素から電力を生成する。発電プラントで使用される水素は、いくつかの場合において、ブルー水素（すなわち、天然ガス中のメタンに由来する水素であって、それによって典型的には、ＣＯ２放出量が市場オフセット又は技術的軽減、例えば、ガス状ＣＯ２回収システムによって管理される）を含み得る。他の例では、発電所で使用される水素は、グリーン水素（すなわち、水を水素及び酸素に分割することによって誘導される水素）である。水素がブルー水素である場合、システムのいくつかの実施形態は、蒸気改質器を追加的に含んでも良い。本明細書に記載の蒸気改質器は、炭化水素（例えば、メタン）を水と反応させることによって、水素及び一酸化炭素を生成するように構成されている。更なる実施形態では、システムは、自己熱改質装置を含む。本明細書に記載される自己熱改質装置は、酸素及び二酸化炭素又は蒸気をメタンと反応させて、水素及び一酸化炭素を形成する。水素がブルー水素である場合、システムの他の実施形態は、部分酸化反応器を追加的に含み得る。本明細書に記載の部分酸化反応器は、炭化水素（例えば、メタン）を酸素と反応させることによって、水素及び一酸化炭素を生成するように構成されている。
【0058】
いくつかの実施形態では、発電プラントは、電気部品を含む。例えば、発電プラントは、温度及び／又は照明制御システム、並びに電力の消費者を発電プラントに電気的に接続するための電気部品を含んでも良い。いくつかの場合において、発電プラント（例えば、独立して動作する発電プラント）は、生成される電力の量ごとに一定量のエネルギー（例えば、電気エネルギー）を使用する。発電プラントがガス状ＣＯ２放出を生成する場合、発電プラント自体は、対象のガス状ＣＯ２捕捉システムの構成要素であるＣＯ２捕捉サブシステムを含み得る。
【0059】
共通のＣＯ２捕捉制約要素が共通のグリッドからの電力使用である場合、システムのいくつかの実施形態は、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリック（例えば、上記のようなもの）が好適な対照と比較して改善されるような様式で、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成されたコントローラを含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、電力費用に基づいて電力割り当てを制御するように構成される。特定の形態のエネルギーが他の形態のエネルギーよりも高価であり得るので、コントローラのいくつかのバージョンは、ガス状ＣＯ２源にそれほど高価ではない１つ以上の電源からの電力を優先的に割り当て得る。更なる実施形態では、コントローラは、再生可能な発電の割合に基づいて電力割り当てを制御するように構成されている。複数の電源が再生可能性に関して異なる（すなわち、補充される自然なプロセスから導出される）場合、コントローラは、ガス状ＣＯ２源に対してより再生可能である１つ以上の電源からの電力を優先的に割り当てるように構成されても良い。
【0060】
いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、共通の建築材料製造器を含む。そのような実施形態では、共通の建築材料製造器は、複数のガス状ＣＯ２源に関連付けられたＣＯ２捕捉サブシステムから少なくとも第１及び第２の鉱物化原料建築材料を受け取るように構成される。言い換えると、各ＣＯ２捕捉サブシステムの出力は、共通の建築材料製造器でプールされる。ガス状ＣＯ２源及びＣＯ２捕捉サブシステムの数は異なる場合がある。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２源及びＣＯ２捕捉サブシステムの数は、２つ～１０個、例えば、２つ～５つ及び２つ～３つを含む範囲である。ある特定の場合では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、２つの（すなわち、第１及び第２の）ガス状ＣＯ２源及びＣＯ２捕捉サブシステムを含む。そのような実施形態では、第１のガス状ＣＯ２源は、ガス状ＣＯ２から第１の鉱物化原料建築材料（例えば、セメント）を生成する第１のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合され、第２のガス状ＣＯ２源は、ガス状ＣＯ２から第２の鉱物化原料建築材料（例えば、骨材）を生成する第２のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合される。場合によっては、共通の建築材料製造器は、第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料（例えば、コンクリート）を調製する。
【0061】
共通の建築材料製造器を含む特定の場合では、システムは、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラを含む。いくつかの例では、コントローラは、共通の建築材料製造器のニーズに合わせて、第１及び第２のガス状ＣＯ２捕捉サブシステムのそれぞれで行われるガス状ＣＯ２捕捉の割合を最適化するように構成されている。
【0062】
ガス状ＣＯ２捕捉プロトコル
上述のように、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。任意の好適なガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが、用いられ得る。いくつかの場合において、ＣＯ２捕捉プロトコルは、液体（例えば、以下でより詳細に説明されるように、捕捉液体）への吸収を含む。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルは、吸着（例えば、以下で考察される固体吸着剤）を含む。更に他の実施形態では、ＣＯ２捕捉プロトコルは、膜輸送を含む。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルの組み合わせ、例えば、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送などの任意の組み合わせを採用する。
上述のように、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。任意の好適なガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが、用いられ得る。いくつかの場合において、ＣＯ２捕捉プロトコルは、液体（例えば、以下でより詳細に説明されるように、捕捉液体）への吸収を含む。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルは、吸着（例えば、以下で考察される固体吸着剤）を含む。更に他の実施形態では、ＣＯ２捕捉プロトコルは、膜輸送を含む。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルの組み合わせ、例えば、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送などの任意の組み合わせを採用する。
【0063】
ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが、固体吸着剤、例えば、ゼオライト、分子ふるい、ポリマー、炭素、アルミナ、シリカ、ポリオキソメタレート（ＰＯＭ）、金属有機フレームワーク（ＭＯＦ）などの使用を含むいくつかの実施形態では、複数のガス状ＣＯ２源のＣＯ２を固体吸着剤の表面に吸着して、複数のガス状ＣＯ２源からのＣＯ２の分離を達成する。いくつかの場合において、固体吸着剤は、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルで使用する前に活性化される。他の例では、固体吸着剤は、ＣＯ２を分離するための圧力変動吸着又は温度変動吸着方法の構成要素である。ある特定の場合では、次いで、吸着されたＣＯ２が固体吸着剤から解放されて、実質的に純粋なＣＯ２生成物ガスが上述の主題のシステムによって輸送されることになる。固体吸着剤を使用するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルの例としては、限定するものではないが、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ／２０１１／０１３３３２号、同第ＷＯ／２００９／１０５２５５号、同第ＷＯ／２０１４／１００９０４号、同第ＷＯ／２０１４／２０８０３８号、及び米国特許第９，２８３，５１２号、同第９，０１２，３５５号、同第８，５９１，６２７号に記載されているものが挙げられ、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0064】
ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルが液体への吸収を含むある特定の場合では、目的のガス状ＣＯ２捕捉システムはＣＯ２捕捉液体を含む。捕捉液体は、様々であっても良い。捕捉液体の例としては、新鮮な水及び重炭酸塩緩衝水性媒体が挙げられるが、これに限定されない。本発明の実施形態で使用される重炭酸塩緩衝水性媒体は、重炭酸塩緩衝液が存在する液体媒体を含む。重炭酸塩緩衝水性媒体は、必要に応じて、天然又は人工媒体であっても良い。捕捉液体に関する更なる詳細は、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ／２０１４／０３９５７８号、同第ＷＯ２０１５／１３４４０８号、及び同第ＷＯ２０１６／０５７７０９号において提供され、それらの出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。ＣＯ２捕捉液体の使用を伴うＣＯ２捕捉システムは、例えば、米国特許第９，７０７，５１３号、同第９，７１４，４０６号、同第９，９９３，７９９号、同第１０，７１１，２３６号、同第１０，７６６，０１５号、及び同第１０，８９８，８５４号に記載されており、これらの開示は、全体が本明細書に組み込まれる。
【0065】
本発明のシステムは、目的の特定の隔離材料製造方法の実施を可能にする任意の構成を有し得る。実施形態では、本発明のシステムは、ＣＯ２隔離炭酸塩材料を生成するように構成される１つ以上の反応器を含む。いくつかの実施形態では、システムは、連続反応器（すなわち、流動反応器）、例えば、材料が流動流中に運ばれ、反応物（例えば、二価カチオン、重炭酸塩リッチな液体など）が連続的に反応器に供給され、生成物の連続流として出現する反応器を含む。所与のシステムは、例えば、本明細書に記載のように、以下でより詳細に説明するように、１つ以上の追加の要素と組み合わせて、連続反応器を含み得る。他の実施形態では、主題のシステムは、バッチ反応器を含む。
【0066】
水性媒体源及びガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２含有ガスを捕捉液体と接触させるように構成された反応器に接続される。反応器は、温度調節器（例えば、水を所望の温度に加熱するように構成される）、化学添加剤成分、例えば、重炭酸塩の生成を促進する薬剤を導入するための化学添加剤成分、機械的攪拌、及び物理的攪拌機構など、多数の成分のいずれかを含んでも良い。反応器は、ＣＯ２の重炭酸塩への変換を媒介する触媒を含んでも良い。反応器は、また、内部反応器圧力、ｐＨ、金属イオン濃度、及びｐＣＯ２などの１つ以上のパラメータの監視を可能にする構成要素を含み得る。
【0067】
水性媒体は、実施される特定のプロトコルに応じて変化し得るが、対象の水性媒体は、純水と同様に、１つ以上の溶質、例えば、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、対イオンなどの二価カチオン、例えば、炭酸塩、水酸化物などの対イオンを含む水を含み、いくつかの例では、水性媒体は、炭酸水素塩緩衝水性媒体であり得る。本発明の方法で使用される重炭酸塩緩衝水性媒体は、重炭酸塩緩衝液が存在する液体媒体を含む。このように、対象の液体水性媒体には、溶解したＣＯ２、水、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）、プロトン（Ｈ＋）、及び炭酸イオン（ＣＯ３
２－）が含まれる。水性媒体中の重炭酸塩緩衝液の成分は、下記方程式によって支配される。
【0068】
【化1】
【0069】
目的の水性媒体では、媒体中の異なる炭酸塩種成分の量は、ｐＨに応じて変化し得る。いくつかの例では、ｐＨ４．５周辺又は約ｐＨ４．５未満では、炭酸の量は、５０～１００％、例えば、７０～９０％の範囲であり、ｐＨ４～９周辺又は約ｐＨ４～９での重炭酸イオンの量は、１０～９５％、例えば、２０～９０％の範囲であり、ｐＨ９周辺又は約ｐＨ９より上の炭酸イオンの量は、１０～１００％、例えば、１０～７０％の範囲である。水性媒体のｐＨは、いくつかの場合において、７～１１、８～１１など、例えば、８～９を含む８～１０、例えば８～９．５、８～９．３などの範囲で変化し得る。いくつかの場合において、ｐＨは、８．２～８．７、例えば、８．４～８．５５の範囲である。
【0070】
重炭酸塩緩衝水性媒体は、必要に応じて、天然又は人工媒体であっても良い。天然に存在する炭酸水素塩緩衝水性媒体には、海、大洋、湖、沼、河口、内湖、塩水湖、アルカリ湖、内海などから得られる水が挙げられるが、これらに限定されない。炭酸水素塩緩衝水性媒体の人工源も変化し得、水の淡水化プラントによって生成された塩水などを含み得る。いくつかの場合において、過剰なアルカリ性を呈する水であり、これは、重炭酸イオン以外の供給源によって提供されるアルカリ性として定義される。これらの例では、過剰量のアルカリ性は、１．０又はわずかに低い、例えば０．９のアルカリ性の相当量を提供するために十分である限り、変化しても良い。対象の水には、３０以上、例えば、４０以上、５０以上、６０以上、７０以上、８０以上、９０以上、１００以上などの過剰なアルカリ性（ｍｅｑ／リットル）を提供するものが含まれる。そのような水が使用される場合、他のアルカリ性の源、例えばＮａＯＨは必要とされない。
【0071】
実施形態では、システムは、流れる水性液体中に導入位置に二価カチオンを導入するように構成された二価カチオン誘導器を更に含む。二価カチオン源の性質に応じて、誘導器が液相又は固相誘導器であり得る、任意の便利な誘導器を採用しても良い。誘導器は、いくつかの場合において、液体を含有する重炭酸塩リッチ生成物の入口と、同じではないにしても、実質的に同じ位置に位置し得る。あるいは、誘導器は、入口から少し離れて下流に位置し得る。かかる事例では、入口と誘導器との間の距離は、いくつかの実施形態において、１ｃｍ～１０ｍ、例えば、１０ｃｍ～１ｍの範囲で変化し得る。誘導器は、二価カチオンの供給源又はリザーバに動作可能に結合され得る。
【0072】
水性媒体中に二価カチオンを含めることで、重炭酸塩豊富な生成物中の重炭酸塩イオンの濃度を増加させることができ、それによって、はるかに多くの量のＣＯ２が重炭酸塩豊富な生成物中の重炭酸塩イオンとして隔離されることができる。そのような例では、５，０００ｐｐｍ以上を超える、例えば、１５，０００ｐｐｍ以上を含む、１０，０００ｐｐｍ以上の重炭酸イオン濃度を達成し得る。例えば、カルシウム及びマグネシウムは、それぞれ４００ｐｐｍ及び１２００ｐｐｍの濃度で海水中に生じる。海水（又は水性媒体としての類似の水）を使用して重炭酸塩豊富な生成物を形成することによって、１０，０００ｐｐｍを超える重炭酸塩イオン濃度を達成することができる。
【0073】
そのような実施形態では、培地中の二価カチオン源の総量は、単一の二価カチオン種（Ｃａ２＋など）又は２つ以上の異なる二価カチオン種（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋など）から構成されても良く、変動しても良く、いくつかの場合において、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以上を含む２００ｐｐｍ以上など、７５０ｐｐｐｍ以上を含む５００ｐｐｍ以上など、１，０００ｐｐｍ以上など、例えば、２，０００ｐｐｍ以上を含む１，５００ｐｐｍ以上であっても良い。二価のカチオン源として、単独で又は組み合わせて用いられ得る対象の二価のカチオンとしては、限定するものではないが、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｂｅ２＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｐｂ２＋、Ｆｅ２＋、Ｈｇ２＋などが挙げられる。二価であってもなくても良い、対象となる他のカチオンとしては、限定するものではないが、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４＋、及びＬｉ＋、並びにＭｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｙ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｕ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖなどのカチオン性種が挙げられる。カチオン源、二価又はそれ以外のものを含み、したがってそのような実施形態で使用され得る天然に存在する水性媒体には、海、海洋、河口、ラグーン、塩水湖、アルカリ湖、内陸海などから得られる水性媒体が挙げられるが、これらに限定されない。
【0074】
いくつかの例では、システムは、重炭酸塩が豊富な生成物を更に処理するように構成された第２の反応器を含み、例えば、生成物を乾燥させ、生成物を１つ以上の追加の成分、例えば、セメント添加剤と組み合わせて、重炭酸塩が豊富な生成物などから固体炭酸塩組成物を生成する。反応器が炭酸塩生成物を生成するように構成された実施形態では、そのような反応器は、重炭酸塩が豊富な生成物の入力と、カチオンを重炭酸塩が豊富な生成物に、固体炭酸塩化合物の沈殿を引き起こすために十分な様式で導入するカチオン源（上述のような）の入力とを含む。必要に応じて、この反応器は、沈殿させた炭酸塩鉱物組成物を、反応器内の重炭酸塩が豊富な生成物から生成される母液から分離するように構成されたセパレータに動作可能に結合されても良い。ある特定の実施形態では、セパレータは、機械的アプローチによって、例えば、大量の過剰な水が重力によって、又は真空の添加によって沈殿物から排出される、沈殿物を濾過して濾液を生成する、遠心分離する、又は沈殿物の重力沈降及び母液の排出によって、沈殿物から沈殿物炭酸塩鉱物組成物を母液から分離することを達成し得る。システムは、また、乾燥ステーションで乾燥する前に、セパレータからのバルク脱水沈殿物を洗浄して、例えば、沈殿物から塩及び他の溶質を除去する洗浄ステーションを含んでも良い。いくつかの場合において、システムは、炭酸塩鉱物沈殿ステーションによって生成された沈殿炭酸塩鉱物組成物を乾燥するための乾燥ステーションを更に含む。システムの特定の乾燥プロトコルに応じて、乾燥ステーションは、上記でより完全に説明したように、濾過要素、凍結乾燥構造、スプレー乾燥構造などを含んでも良い。システムは、ガス状廃棄物流（すなわち、工業用プラントの煙道ガス）が乾燥段階で湿った沈殿物と直接接触し得るように、乾燥機に接続された工業用プラントからのコンベヤ、例えば、ダクトを含んでも良い。得られた乾燥沈殿物は、所望の物理的特性を得るために、精製ステーションで、例えば、粉砕、粉砕などの更なる処理を受けることができる。１つ以上の成分は、沈殿物が建築材料として使用される沈殿物に添加されても良い。
【0075】
対象となる連続反応器は、非スラリー固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料生成位置を含む。この位置は、二価カチオンと、液体を含有する重炭酸塩リッチ生成物の重炭酸イオンとの反応の結果として、非スラリー固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料が生成される連続反応器の領域又は範囲である。反応器は、製造場所において任意の上述の非スラリー固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料を生成するように構成し得る。いくつかの場合において、生成位置は、二価カチオン導入位置から少し離れて位置する。この距離は変化し得るが、いくつかの場合において、二価カチオン誘導器と材料生成位置との間の距離は、１ｃｍ～１０ｍ、例えば１０ｃｍ～１ｍの範囲である。
【0076】
必要に応じて、反応器は、非スラリー固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料を材料生産場所に保持するように構成された保持構造を更に含んでも良い。目的の保持構造には、液体を含む重炭酸水性生成物が生産場所を通って移動するにもかかわらず、非スラリー固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料を生産場所に維持するために役立つフィルター、メッシュ、又は類似の構造（例えば、フリット）が含まれる。
【0077】
反応器は、反応器又はその一部を通る液体の所望の流量を維持するように構成された流量調節器を有しても良い。例えば、流量調節器は、反応器を通る液体の流量を一定かつ所望の速度で維持するように構成されても良く、又は反応器が第１の部分に第１の流量を有し、第２の部分に第２の流量を有しても良いように、反応器の異なる部分を通る液体の流量を変化させるように構成されても良い。流量調節器は、反応器を通る液体の流れに、０．１ｍ／ｓ～１０ｍ／ｓ、例えば１ｍ／ｓ～５ｍ／ｓの範囲の値を提供するように構成されても良い。
【0078】
反応器は、反応器又はその一部における所望の圧力を維持するように構成された圧力調節器を有しても良い。例えば、圧力調節器は、反応器全体で一定の所望の圧力を維持するように構成されても良く、又は反応器が第１の部分に第１の圧力を有し、第２の部分に第２の圧力を有しても良いように、反応器の異なる部分の圧力を変化させるように構成されても良い。例えば、反応器は、二価カチオン導入領域でより高い圧力を有し、材料製造領域でより低い圧力を有し得る。そのような例では、任意の２つの領域間の圧力差は、場合によっては０．１気圧～１，０００気圧、例えば１気圧～１０気圧の範囲で変化し得る。圧力調節器は、例えば、上記のように、反応器の異なる領域間で変化し得る、０．１気圧～１，０００気圧の範囲の値、例えば１気圧～１０気圧の範囲の値で反応器内の圧力を提供するように構成されても良い。
【0079】
反応器は、反応器又はその一部における所望の温度を維持するように構成された温度調節器を有しても良い。例えば、温度調節器は、反応器全体を通して一定及び所望の温度を維持するように構成されても良く、又は反応器の異なる部分の温度を変化させるように構成されても良く、その結果、反応器は、第１の部分の第１の温度及び反応器の第２の部分の第２の温度を有しても良い。温度調節器は、－４～９９℃、例えば０～８０℃の範囲の値を有する反応器内の温度を提供するように構成されても良い。
【0080】
反応器は、例えば、製造中に非スラリー生成物を混合又は攪拌するための攪拌機を含んでも良い。トロンメル、振動源などを含むがこれらに限定されない、任意の便利なタイプの攪拌器が使用され得る。
【0081】
いくつかの場合において、例えば、上述したように、反応器は、液体生成単位を含有する重炭酸水溶液に動作可能に結合される。そのような単位は変化し得るが、いくつかの例では、そのような単位は、ＣＯ２含有ガスの供給源、水性媒体の供給源、及び重炭酸塩が豊富な生成物を生成するために十分な条件下でＣＯ２含有ガスを水性媒体と接触させるように構成された反応器を含む。システムには、任意の便利な重炭酸塩緩衝水性媒体源が含まれても良い。特定の実施形態では、この源は、海からのパイプ又は導管などの水性媒体の入力を有する構造を含む。水性媒体が海水である場合、水源は、例えば、入力が、海水から陸上ベースのシステム又は船体の入口ポートへのパイプライン又はフィードである場合、例えば、システムが、海上ベースのシステムで、船の一部である場合など、海水と流体連通している入力であり得る。
【0082】
反応器は、炭酸水素塩が豊富な生成物の出力搬送を更に含む。いくつかの実施形態では、出力搬送は、重炭酸塩豊富な成分を、地下塩水貯水池への注入、処分のための尾鉱池、又は天然の水域、例えば、海洋、海、湖、又は川への注入などの貯蔵場所に輸送するように構成されても良い。更に他の実施形態では、出力は、例えば、容器に入れ、油圧セメントで包装するために、重炭酸塩が豊富な生成物を包装ステーションに移し得る。あるいは、出力は、重炭酸塩が豊富な生成物を第２の反応器に輸送しても良く、第２の反応器は、重炭酸塩が豊富な生成物から固体炭酸塩組成物、すなわち沈殿物を生成するように構成されても良い。
【0083】
いくつかの実施形態では、捕捉液体は、米国特許第９，７０７，５１３号、米国特許第１０，８９８，８５４号、及び米国特許出願第１７／１２７，０７４号に記載されているようなアルカリ濃縮プロトコルに供されており、その開示は、それらの全体が本明細書に組み込まれる。「アルカリ濃縮プロトコル」とは、液体のアルカリ性を増加させる方法又はプロセスを意味する。所与の液体のアルカリ性の増加は、様々な異なる方法で現れ得る。いくつかの場合において、液体のアルカリ性の増加は、液体のｐＨの増加として現れる。例えば、液体は、液体から水素イオンを除去して液体のアルカリ性を増加させるように処理されても良い。そのような場合、液体のｐＨは、０．１０以上、０．２０以上、０．２５以上、０．５０以上、０．７５以上、１．０以上、２．０以上などの所望される値だけ増加され得る。いくつかの場合において、ｐＨの増加の大きさは変化し得、いくつかの場合において、０．１～１０、例えば、２．５～７．５、例えば、３～７を含む１～９の範囲である。したがって、方法は、初期液体のアルカリ性を増加させて、所望のｐＨを有する生成物液体を生成しても良く、いくつかの例では、生成物液体のｐＨは、５～１４、例えば７～１２、例えば８～１１を含む６～１３の範囲であり、生成物液体は、強化されたアルカリ性液体とみなされても良い。液体のアルカリ性の増加は、液体の溶存無機炭素（ＤＩＣ）含有量の増加としても表され得る。ＤＩＣは、以下の式で表される、溶液中の無機炭素種の濃度の合計である。ＤＩＣ＝［ＣＯ２＊］＋［ＨＣＯ３
－］＋［ＣＯ３
２－］、［ＣＯ２＊］は二酸化炭素（［ＣＯ２］）と炭酸（［Ｈ２ＣＯ３］）との濃度の合計であり、［ＨＣＯ３
－］は重炭酸塩濃度であり、［ＣＯ３
２－］は溶液中の炭酸塩濃度である。アルカリ濃縮液体のＤＩＣは変化しても良く、いくつかの場合において、５００ｐｐｍ以上、例えば、１５，０００ｐｐｍ以上を含む５，０００ｐｐｍ以上であり得る。いくつかの場合において、アルカリ濃縮液体のＤＩＣは、５００～２０，０００ｐｐｍ、例えば８，０００～１２，０００ｐｐｍを含む７，５００～１５，０００ｐｐｍの範囲であり得る。いくつかの事例では、アルカリ濃縮は、重炭酸塩種、例えば、ＮａＨＣＯ３の濃度、例えば、５～５００ｍモル、例えば、１０～２００ｍモルの範囲の濃度の増加として現れる。
【0084】
いくつかの実施形態では、捕捉液体は、アンモニアを含む。そのような実施形態では、水性捕捉アンモニアは、水性炭酸アンモニウムを生成するために十分な条件下で、ガス状ＣＯ２源と接触させる。水性捕捉アンモニアは、任意の都合が良い水を含んでも良い。水性捕捉アンモニアが生成され得る対象となる水としては、限定されないが、淡水、海水、塩水、再生若しくは再利用水、生成水、及び廃水が挙げられる。水性捕捉アンモニアのｐＨは、いくつかの場合において、９．０～１３．５、例えば１０．５～１２．５を含む９．０～１３．０の範囲で変化し得る。対象となる水性捕捉アンモニアに関する更なる詳細は、ＰＣＴ公開出願第ＷＯ２０１７／１６５８４９号において提供され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0085】
例えば、上記のように、ＣＯ２含有ガスは、任意の都合が良いプロトコルを使用して、水性捕捉液体、例えば、水性捕捉アンモニアと接触させても良い。例えば、対象となる接触プロトコルとしては、限定されないが、直接接触プロトコル、例えば、ある体積の水性媒体を通してガスを気泡状にすること、同時接触プロトコル、すなわち、一方向的に流れる気相流と液相流との間の接触、向流プロトコル、すなわち、反対方向に流れる気相流と液相流との間の接触、直交流接触プロトコル、すなわち、流れる液相流と直交して流れる気相流との間の接触などが挙げられる。接触は、好都合であり得るように、注入器、バブラー、流体ベンチュリ反応器、多孔分散管、ガスフィルター、スプレー、トレイ、スクラバー、吸収器、又は充填されたカラム反応器などの使用を通じて達成され得る。いくつかの場合において、接触プロトコルは、米国特許第７，８５４，７９１号、同第６，８７２，２４０号、及び同第６，６１６，７３３号、並びに米国特許出願公開第ＵＳ／２０１２／０２３７４２０－Ａ１号に記載されるものなどの従来の吸収器又は吸収器気泡カラムを使用しても良く、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。プロセスは、バッチ又は連続プロセスであり得る。いくつかの場合では、再生泡接触器（ＲＦＣ）を用いて、ＣＯ２含有ガスを水性捕捉液体、例えば、水性捕捉アンモニアと接触させても良い。いくつかのそのような例では、ＲＦＣは、触媒（他の箇所で説明されているような）、例えば、ＲＦＣの内部上／内部へ固定された触媒を使用しても良い。好適なＲＦＣに関する更なる詳細は、米国特許第９，５４５，５９８号において提供され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0086】
捕捉液体がアンモニアを含む特定の場合において、ＣＯ２捕捉システムは、生成された炭酸アンモニウム水溶液を、固体ＣＯ２隔離炭酸塩及びアンモニウム塩水溶液を生成するために十分な条件下でカチオン源と組み合わせるように追加的に構成されても良い。異なる価のカチオンは、固体炭酸塩組成物（例えば、炭酸塩鉱物の形態）を形成することができる。いくつかの場合において、ナトリウム及びカリウムカチオンなどの一価カチオンが使用され得る。他の事例では、アルカリ土類金属カチオン、例えば、カルシウム及びマグネシウムカチオンなどの二価カチオンが使用され得る。カチオンが炭酸アンモニウム水溶液に添加される場合、二価カチオンがＣａ２＋を含むときの非晶質炭酸カルシウムなどの炭酸塩固体の沈殿物は、カチオン当たり１個の炭酸塩種イオンの化学量論的比で生成され得る。
【0087】
例えば、上記で概説したような炭酸塩生成に加えて、本発明の態様は、例えば、上記のように、水性アンモニウム塩から水性捕捉アンモニアを再生することを更に含んでも良い。水性捕捉アンモニウムを再生することは、水性アンモニウム塩から一定量のアンモニアを発生するために十分な様式で、水性アンモニウム塩を処理することを意味する。この再生工程中にアンモニアに変換される入力アンモニウム塩の割合は、いくつかの場合において、３５～５５％などの２０～８０％の範囲で変化し得る。
【0088】
アンモニアは、任意の便利な再生プロトコルを使用して、この再生工程で水性アンモニウム塩から再生することができる。いくつかの場合において、蒸留プロトコルが用いられる。任意の好都合な蒸留プロトコルを用いても良いが、いくつかの実施形態において、使用される蒸留プロトコルは、アルカリ性源の存在下で水性アンモニウム塩を加熱して、ガス状アンモニア／水生成物を生成することを含み、次いで、これを縮合して、液体水性捕捉アンモニアを生成しても良い。アルカリ性源は、水性アンモニウム塩中のアンモニウムをアンモニアに変換するために十分である限り、変化し得る。任意の好都合なアルカリ性源を用いることができる。
【0089】
本明細書に開示されるアルカリ性源は、変化し得る。任意の好都合なアルカリ性源を用いることができる。この再生工程で使用され得るアルカリ性源には、化学剤が含まれる。アルカリ性源として使用され得る化学剤としては、限定されないが、水酸化物、有機塩基、超強塩基、酸化物、及び炭酸塩が挙げられる。水酸化物には、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）を含む、溶液中に水酸化物アニオンを提供する化学種が含まれる。有機塩基は、一般に、メチルアミンなどの一級アミン、ジイソプロピルアミンなどの二級アミン、ジイソプロピルエチルアミンなどの三級アミン、アニリンなどの芳香族アミン、ピリジン、イミダゾール、及びベンジイミダゾールなどの複素芳香族化合物、並びにそれらの様々な形態を含む窒素性塩基である炭素含有分子である。プロトン除去剤としての使用に好適な超強塩基としては、ナトリウム・エトキシド、ナトリウム・アミド（ＮａＮＨ２）、水素化ナトリウム（ＮａＨ）、ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、ジエチルアミドリチウム、及びリチウムビス（トリメチルシリル）アミドが挙げられる。例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、及び酸化バリウム（ＢａＯ）もまた、使用され得る好適なプロトン除去剤である。
【0090】
アルカリ性源としても対象となるものはシリカ源である。シリカ源は、純粋なシリカ又は他の化合物、例えばミネラルとの組み合わせのシリカを含む組成物であっても良く、ただし、シリカ源が所望のアルカリ性を付与するために十分である限りである。いくつかの場合において、シリカ源は、天然に生じるシリカ源である。天然に生じるシリカ源としては、砂又はより大きな岩の形態であり得るシリカ含有岩が挙げられる。原料がより大きな岩である場合、いくつかの場合において、岩はそのサイズを小さくして、表面積を増やすために分解されている。対象となるものは、１ｍｍ～１００ｃｍ、例えば１ｍｍ～５０ｃｍを含む０．１ｍｍ～５００ｃｍなどの０．０１ｍｍ～１ｍの範囲の最長寸法を有する成分からなるシリカ源である。シリカ源は、必要に応じて、源の表面積を増加させるために表面処理され得る。様々な異なる天然に生じるシリカ源が用いられ得る。対象となる天然に生じるシリカ源としては、限定されないが、コマタイト、ピクライト質武岩、キンバーライト、ランプロイト、ペリドタイトなどの超軟質岩、玄武岩、輝緑岩（ドーレライト）、及びガブロなどの多孔質岩、安山岩及びダイライトなどの中間岩、ダシテ及びグラノダイライトなどの中間フェルシック岩、並びに流紋岩、アプライト－ペグマタイト及びグラナイトなどのフェルシック岩が挙げられる。また、対象となるものは人工シリカ源である。人工シリカ源としては、限定されないが、鉱業廃棄物；化石燃料燃焼灰；スラグ、例えば、鉄及び鋼スラグ、リンスラグ；セメントキルン廃棄物；石油精製所／石油化学精製所廃棄物、例えば、油田及びメタンシーム塩水；石炭シーム廃棄物、例えば、生成塩水及び石炭シーム塩水；紙処理廃棄物；水軟化剤、例えば、イオン交換廃棄物海水；シリコン処理廃棄物；農業廃棄物；金属仕上げ廃棄物；高ｐＨの織物廃棄物；並びに苛性スラッジなどの廃棄物流が挙げられる。鉱業廃棄物には、金属又は地球から別の貴重又は有用な鉱物を抽出した廃棄物が含まれる。対象となる廃棄物には、ｐＨを上昇させるために使用される鉱山からの廃棄物が含まれる。これには、Ｂａｙｅｒアルミニウム抽出プロセスからの赤色の泥、海水のためのマグネシウム抽出からの廃棄物、例えば、カリフォルニア州モス・ランディングでの廃棄物、及び浸出を伴う他の鉱業プロセスからの廃棄物が含まれる。石炭火力発電所などの化石燃料の燃焼プロセスからの灰は、しばしばシリカを豊富に含む灰を作り出す。いくつかの実施形態では、化石燃料、例えば、石炭火力発電プラントの燃焼から生じる灰は、フライアッシュ、例えば、煙突から出る灰、及びボトムアッシュを含むシリカ源として提供される。シリカ源及びそれらの使用に関する追加の詳細は、米国特許第９，７１４，４０６号に記載されており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0091】
本発明の実施形態において、灰は、アルカリ性源として用いられる。ある特定の実施形態において、対象となるものは、灰として石炭灰の使用である。本発明で使用される石炭灰は、発電所ボイラ又は石炭燃焼炉、例えば、鎖格子ボイラ、サイクロンボイラ、及び流動床ボイラにおいて、粉砕無煙炭、リグナイト、アスファルト又は亜瀝青炭の燃焼から生成された残渣を指す。かかる石炭灰には、排ガス又は燃焼排ガスによって炉から運ばれる微細に分割された石炭灰であるフライアッシュ、及び凝集塊として炉の基部に集まるボトムアッシュが含まれる。
【0092】
フライアッシュは一般に非常に不均質であり、石英、マライト、及び様々な酸化鉄などの様々な識別可能な結晶相を有するガラス粒子の混合物を含む。対象となるフライアッシュには、Ｆ型及びＣ型フライアッシュが含まれる。上記のＦ型及びＣ型フライアッシュは、上記のＣＳＡ規格Ａ２３．５及びＡＳＴＭ Ｃ６１８で定義されている。これらのクラスの主な違いは、灰中のカルシウム、シリカ、アルミナ、及び鉄分の量である。フライアッシュの化学的性質は、燃焼した石炭の化学的含有量（すなわち、無煙炭、アスファルト、及びリグナイト）によって大きく影響される。対象となるフライアッシュには、相当量のシリカ（二酸化ケイ素、ＳｉＯ２）（非晶質及び結晶性の両方）及び石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ、酸化マグネシウム、ＭｇＯ）が含まれる。
【0093】
より硬く、より古い無煙炭と瀝青炭とを燃やすと、典型的にはクラスＦのフライアッシュが生成する。クラスＦのフライアッシュは、本質的にポゾランであり、典型的には、２０％未満の石灰（ＣａＯ）が含まれている。より若いリグナイト又は亜瀝青炭の燃焼から生成されたフライアッシュは、ポゾランに加えて、いくつかのセルフセメント性も有する。水の存在下では、クラスＣのフライアッシュは経時的に硬化し、強度を得る。クラスＣのフライアッシュには、一般的に２０％以上の石灰（ＣａＯ）が含まれている。アルカリと硫酸塩（ＳＯ４
２－）との含有量は、一般的にクラスＣのフライアッシュの方が多い。いくつかの実施形態において、クラスＣフライアッシュを使用して、アンモニアを水性アンモニウム塩から発生することが対象となる。例えば上述のように、クラスＦフライアッシュに近い特性のフライアッシュを発生させるためにクラスＣフライアッシュに存在する構成物の量を抽出する、例えば、２０％ＣａＯを有するクラスＣフライアッシュ中のＣａＯの９５％を抽出することを意図している。したがって、１％ＣａＯを有する改修されたフライアッシュ材料が得られる。
【0094】
フライアッシュ材料は、排ガス中に懸濁されている間に固化し、様々なアプローチを使用して、例えば、静電沈殿物又はフィルターバッグによって、収集される。粒子は排ガス中に懸濁したまま固化するため、フライアッシュ粒子は通常球形であり、サイズは０．５μｍ～１００μｍの範囲である。対象となるフライアッシュとしては、少なくとも約８０重量％が４５ミクロン未満の粒子を含むものが挙げられる。本発明のある特定の実施形態において、高アルカリ性流動床燃焼器（ＦＢＣ）フライアッシュの使用もまた対象となる。
【0095】
また、本発明の実施形態において、対象となるものは、ボトムアッシュの使用である。ボトムアッシュは、石炭の燃焼から石炭燃焼ボイラ内の凝集塊として形成される。かかる燃焼ボイラは、湿式底部ボイラ又は乾式底部ボイラであり得る。湿式又は乾式の底部ボイラで製造される場合、ボトムアッシュは水で急冷される。急冷により、９０％が０．１ｍｍ～２０ｍｍの粒径範囲内に入るサイズを有する凝集塊をもたらし、ボトムアッシュ凝集塊は、この範囲内で凝集塊サイズの広い分布を有する。ボトムアッシュの主な化学成分は、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ及びＫ、並びに硫黄及び炭素の酸化物のより量が少ないシリカ及びアルミナである。
【0096】
ある特定の実施形態において、対象となるものは、また、灰としての火山灰の使用である。火山灰は、直径２ミリメートル未満の小さなテフラ、すなわち、火山噴火によって作られた粉砕岩とガラスとで構成されている。
【0097】
本発明の一実施形態では、セメントキルンダスト、例えば、バイパスダスト（ＢＰＤ）又はセメントキルンダスト（ＣＫＤ）は、アルカリ性源として使用される。灰及び／又はダストが生成された燃料の性質、並びに当該燃料の燃焼手段は、結果として生じる灰及び／又はダストの化学組成に影響を与える。したがって、灰及び／又はダストは、ｐＨを調整するための手段の一部として使用されても良く、灰及び／又はダストの化学組成に基づいて、様々な他の成分が、特定の灰及び／又はダストとともに利用されても良い。
【0098】
本発明のある特定の実施形態において、スラグは、アルカリ性源として用いられる。スラグは、単独のｐＨ調整剤として、又は１つ以上の追加のｐＨ調整剤、例えば灰などと併用して使用され得る。スラグは金属の加工から発生し、カルシウム及び酸化マグネシウム、並びに鉄、シリコン及びアルミニウム化合物を含有し得る。ある特定の実施形態において、スラグをｐＨ調整材料として使用することは、反応性シリコン及びアルミナの沈殿生成物への導入によって更なる利点を提供する。対象となるスラグとしては、限定されないが、鉄製錬からの高炉スラグ、鉄及び／又は鋼（鋼スラグ）の電気アーク又は高炉加工からのスラグ、銅スラグ、ニッケルスラグ、及びリンスラグが挙げられる。
【0099】
上記に示されるように、灰（又は特定の実施形態ではスラグ）は、ある特定の実施形態において、水のｐＨを所望のレベルに調整する唯一の方法として用いられる。更に他の実施形態において、１つ以上の追加のｐＨ調整プロトコルは、灰の使用と併用される。
【0100】
ある特定の実施形態において、対象となるものは、また、アルカリ性源としての他の廃棄物材料、例えば、粉砕若しくは解体、又はリサイクルあるいは返却コンクリート又はモルタルの使用である。用いられると、コンクリートは、必要に応じて、プロセスの炭酸塩生成部分にリサイクルされ得る放出砂及び骨材を溶解させる。解体及び／又はリサイクルコンクリート又はモルタルの使用は、以下に更に説明される。
【0101】
ある特定の実施形態において、対象となるものは、鉱物アルカリ性源である。かかる事例において、水性アンモニウム塩と接触させる鉱物アルカリ性源は、変化して良く、対象となる鉱物アルカリ性源としては、限定されないが、上記のように、ケイ酸塩、炭酸塩、フライアッシュ、スラグ、石灰、セメントキルンダストなどが挙げられる。いくつかの場合において、鉱物アルカリ性源は、例えば、上記のように、岩石を含む。実施形態では、アルカリ性源はジオマスである。
【0102】
いくつかの場合においてＣＯ２ガス／水性捕捉アンモニアモジュールは、組み合わせられた捕捉及びアルカリ濃縮反応器を備え、反応器は、コア中空繊維膜構成要素、例えば、複数の中空繊維膜を含むコア中空繊維膜構成要素；コア中空繊維膜構成要素を取り囲むアルカリ濃縮膜構成要素及びコア中空繊維膜構成要素が存在する第１の液体フロー経路を定義すること；及びアルカリ濃縮膜構成要素及びコア中空繊維膜構成要素を含有するように構成されたハウジングとを備えて良く、ハウジングは、アルカリ濃縮膜構成要素とハウジングの内面との間の第２の液体フロー経路を定義するように構成される。いくつかの場合において、アルカリ濃縮膜構成要素は、チューブとして構成され、中空繊維膜構成要素はチューブ内において軸方向に配置される。いくつかの場合において、ハウジングはチューブとして構成され、ハウジング及びアルカリ濃縮膜構成要素は同心である。本発明の態様は、例えば、上記のように、組み合わせた捕捉及びアルカリ濃縮反応器を更に含む。
【0103】
「ホット」及び「コールド」プロセスを含むアンモニア媒介プロトコルに関する更なる詳細は、米国特許第１０，３２２，３７１号及び国際公開第ＷＯ２０２０／０４７２４３号として公開されているＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０４８７９０号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0104】
いくつかの実施形態では、液体への吸収を伴うガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用するガス状ＣＯ２捕捉システムは、アミンスクラブ（「ガス甘味料」又は「アミン甘味料」とも呼ばれる）を含む。アミンスクラブは、アルキルアミン（しばしば「アミン」と呼ばれる）を含む液体（例えば、水溶液）にガス状ＣＯ２を吸収するプロセスを説明するために、その従来の意味で本明細書で参照される。アミンスクラバは、例えば、Ｇ．Ｔ．Ｒｏｃｈｅｌｌｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３２５，１６５２（２００９）に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。アミンスクラブのプロセスは、ＣＯ２などの酸性ガス（しばしば「酸性ガス」と呼ばれる）、及び関連する場合は硫化水素（Ｈ２Ｓ）を、そのようなガスをアミン溶液と接触させて塩錯体を形成することによって除去することを伴う。アミン溶液としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジグリコールアミンなど、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。対象とするアミンスクラバは、ガス状ＣＯ２とアミン溶液とが接触する接触器カラム（例えば、トレイカラム、充填カラム）を含む。実施形態では、接触器カラムは、ガス状ＣＯ２を受け入れるための底部に入口を含む。その後、この酸性ガスはカラムを通って上方に移動する。いくつかの変形例では、接触器カラムは、リーンアミン溶液を受け入れるための上部に入口を更に含み、その溶液は続いてカラムを通って下向きに移動し、それによってガス状ＣＯ２に接触する。接触器カラムは、カラムの頂部でスイートガス（すなわち、ガス状ＣＯ２が除去されたガス）を放出するための排出物を更に含み得る。場合によっては、スイートガスの排出物が環境にスイートガスを放出する。接触器カラムは、更に、カラムからリッチアミン（すなわち、ＣＯ２が豊富な及び場合によっては、Ｈ２Ｓが豊富な）溶液を放出するための排出物を含み得る。
【0105】
実施形態では、アミンスクラバは、更に、再生器カラム（しばしば「ストリッパーカラム」と呼ばれる）を含む。目的の再生器カラムは、接触器カラムの排出物からリッチアミンを受け取り、ＣＯ２、必要に応じてＨ２Ｓをリッチアミンから分離し、その後の接触器カラムでの使用のためにリーンアミン溶液を再生する。ある特定の場合では、再生器カラムは、カラムの上部に位置するリッチアミン入口を含む。カラムの上部に挿入されたリッチアミンは、続いてカラムを流れ下がり、（例えば、蒸気によって）加熱される。加熱は、酸性ガスをアミン溶液から分離するように構成されている。酸性ガスは、酸性ガス排出まで上向きに移動し、そこでそれらは、後続の使用のために（例えば、工業用プロセスで）収集されても良く、所望に応じて隔離されても良く、又は処分されても良い。主題の再生器は、任意の便利な構成を有し得、特定の例では、マトリックス構成、内部交換構成、点滅フィード構成、又はスプリットフィード構成を有するマルチ圧力を含み得る。
【0106】
上記で考察されたように、特定の場合において、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、膜輸送を伴うガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。「膜輸送」とは、ガス状ＣＯ２捕捉プロトコルの少なくとも１つの部分が、膜を横断する輸送を介した２つ以上の成分の分離を含むことを意味する。膜輸送を含む例示的なＣＯ２捕捉プロトコルは、米国特許第７，１３２，０９０号に記載されており、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ある特定の変形例では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、そこを通るガス状ＣＯ２の輸送を容易にするように構成された微多孔質ガス拡散膜を含む。いくつかの例では、ガス状ＣＯ２（例えば、上記の１つ以上の供給源から）は、膜を介して水性媒体（例えば、上記のものなど）に拡散される。いくつかの場合において、水性媒体は、捕捉液体（例えば、上述したものなど）である。そのような例では、捕捉液体は、そのような捕捉液体に関して本明細書に記載される適用可能なプロセスのいずれかを受けることができる。好適な膜としては、ポリプロピレンガス交換膜、ｅＰＴＦＥ（ＧＯＲＥ－ＴＥＸ（登録商標））、ゼオライト、キトサン、ポリビニルピロリンジン、酢酸セルロース、固定化液体膜などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0107】
いくつかのケースでは、ガス拡散膜から出てくるＣＯ２が豊富な流体は、ＣＯ２に特異的な触媒を含むマトリックスによって通過される。例えば、場合によっては、触媒は炭酸脱水酵素であり、炭酸脱水酵素を通過する流体の通過は、炭酸を生成する。炭酸が形成されると、自発的に解離し、炭酸イオンと炭酸水素塩との間にｐＨ依存の平衡を形成する。ある特定の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、塩基源（すなわち、溶液に添加すると、当該溶液のｐＨが上昇する物質）を含む。塩基源からの塩基は、特定の場合には、炭酸イオンに有利に平衡をシフトさせ、それによってＣＯ２が流体に入る速度を加速させるために適用され得る。
【0108】
他の例では、対象のガス状ＣＯ２捕捉プロトコルは、アルカリ濃縮プロトコル（例えば、上記のようなもの）で膜輸送を採用する。すなわち、アルカリ濃縮プロトコルは、膜媒介プロトコルである。「膜媒介プロトコル」とは、方法中のある時点で膜を使用するプロセス又は方法を意味する。このように、膜媒介アルカリ濃縮プロトコルは、プロセス中のある時点で膜が使用されるアルカリ濃縮プロセスである。例示的な膜媒介プロトコルは、例えば、米国特許第９，７０７，５１３号、同第１０，８９８，８５４号、及び米国特許出願公開第２０２１／０１６２３４０号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0109】
所与の膜媒介アルカリ濃縮プロトコルは変化し得るが、いくつかの例では、膜媒介プロトコルは、第１の液体、例えば、供給液体、及び第２の液体、例えば、ドロー液を膜の反対側に接触させることを含む。一例では、第１及び第２の液体は、共電流又は逆電流の様式で膜の反対側を通って流れ、第１の液体のアルカリ性の増加及び第２の液体のアルカリ性の減少をもたらす。
【0110】
所望される場合、第１の（すなわち、初期の）液体のアルカリ性の増加を容易にする熱力学的力が用いられる。使用され得る熱力学的駆動力が、限定されないが、浸透圧、イオン濃度、機械的圧力、アルカリ性、温度、他の化学反応など、及びそれらの組み合わせ、例えば、圧力支援された前方浸透で生じる浸透圧及び機械的圧力の組み合わせを含む、任意の都合が良い熱力学的力又は力の組み合わせを使用しても良い。
【0111】
いくつかの場合において、膜媒介アルカリ濃縮プロトコルは、第１の液体のアルカリ性増強を容易にするために浸透圧を用いるものである。これらの実施形態のプロトコルは、浸透圧媒介プロトコルと呼ばれても良い。「浸透圧媒介プロトコル」という用語は、本明細書では、例えば、浸透圧勾配の形態で、浸透圧駆動力の存在を特徴とするプロセスを指すために使用され、これにより、第２の液体（例えば、給水液体）のそれに対して高い溶質濃度の第１の液体（例えば、ドロー液体）が、第２の（供給）液体から第１の（ドロー）液体に膜を通して水の正味の流れを誘導するために使用され、したがって、給水の水成分の少なくとも一部をその溶質から効果的に分離する。いくつかの実施形態では、ドロー液と給水液とは、浸透圧電位の点で互いに異なり、所与のドロー液の浸透圧電位は、それが使用される給水液よりも高い。
【0112】
いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、複数のガス状ＣＯ２源の少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加の汚染物質を除去するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。主題のシステムによって除去され得る追加の汚染物質には、１つ以上の追加の非ＣＯ２成分、例えば、水、ＮＯｘ（単窒素酸化物：ＮＯ及びＮＯ２）、ＳＯｘ（単硫黄酸化物：ＳＯ、ＳＯ２及びＳＯ３）、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、限定されないが、水銀などの重金属、及び粒子状物質（ガス中に懸濁された固体又は液体の粒子）が含まれ得る。これらの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、１つ以上の酸化システム、吸着システム、吸収システム、触媒、静電沈殿物、布地フィルターなどを含んでも良い。
【0113】
ガス状ＣＯ２の処分
本明細書に記載されるガス状ＣＯ２捕捉システムの態様は、更に、ガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを実施する。「ガス状ＣＯ２の処分」とは、ガス状ＣＯ２が周囲の大気に戻らないような方法で（例えば、工業プロセス、建設プロセスにおいて）処分及び／又は適用され得る貯蔵安定フォーマットへのガス状ＣＯ２の変換を意味する。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、鉱物化、地質学的隔離、生物学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせを介したガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。
本明細書に記載されるガス状ＣＯ２捕捉システムの態様は、更に、ガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを実施する。「ガス状ＣＯ２の処分」とは、ガス状ＣＯ２が周囲の大気に戻らないような方法で（例えば、工業プロセス、建設プロセスにおいて）処分及び／又は適用され得る貯蔵安定フォーマットへのガス状ＣＯ２の変換を意味する。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、鉱物化、地質学的隔離、生物学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせを介したガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。
【0114】
いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、鉱物化（すなわち、鉱物化捕捉システムを介して）を介したガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。「鉱物化」とは、ＣＯ２が、固体組成物（例えば、ＣＯ２エンボディドセメント又はＣＯ２エンボディド骨材）を隔離するＣＯ２において具体化されることを意味する。ガス状ＣＯ２捕捉システムは、任意の便利なプロトコルを介して捕捉されたガス状ＣＯ２を無機化し得る。いくつかの実施形態では、捕捉された炭素（例えば、上記で考察されたような重炭酸塩が豊富な生成物の形態で）は、セメント添加剤（例えば、固化流体として、又は別の固化流体と併用して）として、生成されたか、又は必要に応じて他の成分との組み合わせのいずれかとして使用され得る。ＣＯ２実施形態化セメントを製造するための例示的な方法及びシステムは、米国特許第９，７１４，４０６号及び同第１０，７１１，２３６号に記載されており、それらの開示は、参照により全体が組み込まれる。
【0115】
いくつかの実施形態では、システムは、初期ＣＯ２隔離固体組成物を固化することを更に含む。上述のように、初期ＣＯ２隔離固体組成物は、固体状態の化合物だけでなく、液体状態の化合物、例えば液体水も含むことができる。初期ＣＯ２隔離固体組成物を「固化」することは、固体組成物を「空気乾燥」することと互換的に使用され、固体組成物から液体が蒸発するような環境に固体組成物を配置することを含む。固体組成物から液体を除去することによって、化学組成物を変更することができ、それによって固体組成物の物理的特性を変更することができ、例えば、液体の体積を減少させることにより、液体中に溶解した溶質を固体状態に遷移させることができる。例えば、初期ＣＯ２隔離固体組成物は、例えば、固体組成物からの液体が蒸発し得、固体組成物が別の液体から液体を得ることがないように、固体表面上に配置することができる。場合によっては、この工程は、蒸発速度を増加させる方法、例えば、ガスを固体組成物に通過させる方法、低減されたガス圧力を固体組成物に適用する方法、固体組成物の温度を増加させる方法、又はそれらの組み合わせを含む。ガスを固体組成物を通過させることは、例えば、ファンで行うことができる。ポンプ、例えば真空ポンプを用いて、ガス圧力を低下させ、それによって蒸発速度を増加させることができる。固体組成物の温度は、例えば、電気ヒーター又は天然ガスヒーターを使用して、例えば、３５℃～８０℃など、２５℃～９５℃の範囲の温度に上昇させることができる。実施形態では、固化は、１～３０日間空気乾燥することによって、又は高温（３０～２００℃で数分～数時間）で乾燥することによって、単純に行うことができる。いくつかの場合では、固化は、溶液と接触したときに凝集体がばらばらになることを防ぐ、ヴァテライト／ＡＣＣから方解石／アラゴナイト（完全に変換されていない）への部分的な鉱物変換を特徴とする。
【0116】
所望される場合、ＣＯ２隔離固体は、例えば、所望に応じて、蒸気処理の前及び／又は後に硬化されても良い。本明細書で使用される場合、「硬化」は、化合物の化学構造又は組成を変更することを意味する。いくつかの場合において、硬化により、初期ＣＯ２隔離固体組成物の化合物が第１の多形体から第２の多形体に変化する。「多形体」という用語は、同じ経験式を有するが、異なる結晶構造を有する化合物を指す。「経験式」は、分子中の原子の比率を指し、例えば、水の経験式はＨ２Ｏである。方解石、アラゴナイト、及びベータライトは、全て同じＣａＣＯ３の経験式を有するため、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の多形体であるが、結晶構造が互いに異なり、例えば、方解石、アラゴナイト、及びベータライトの結晶構造空間群は、それぞれＲ３ｃ、Ｐｍｃｎ、及びＰ６３／ｍｍｃである。いくつかの場合において、多形体は非晶性であり、すなわち、固体は結晶化されず、代わりに長距離秩序が欠如している。例えば、固体は、非晶質炭酸カルシウム（ＡＣＣ）を含んでも良い。例示的な実施形態では、固体は、炭酸カルシウムの第１の多形体を含み、硬化工程は、炭酸カルシウムの第１の多形体の一部又は全てを炭酸カルシウムの第２の多形体に変換する。場合によっては、第１の結晶構造は、ヴァテライト又は非晶質炭酸カルシウムであり、第２の結晶構造は、アラゴナイト又は方解石である。場合によっては、硬化は、第１の化合物を第２の化合物に変更すること、すなわち、硬化中に化合物の経験式が変化することを含む。したがって、硬化及びプロトコルに関する詳細は、米国仮出願第６３／１２８，４８７号（代理人整理番号ＢＬＵＥ－０４８ＰＲＶ；２０２０年１２月２１日出願）に更に提供されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0117】
本発明の固化可能な組成物、例えば、コンクリート及びモルタルは、同時に、又はセメントを骨材と予め組み合わせてから、それから結果として生じる乾燥成分を水と組み合わせることによって、油圧セメントと、一定量の骨材（モルタル（例えば、砂）については微細；コンクリートについては微細、又は微細なしで粗い）と水とを組み合わせることによって生成される。本発明のセメント組成物を使用するコンクリート混合物のための粗骨材材料の選択は、約３／８インチの最小サイズを有して良く、これらの制限の間の勾配を含む、その最小から最大１インチ以上のサイズで変化し得る。微細に分割された骨材は、サイズが３／８インチ未満であり、２００－ふるいサイズ程度まではるかに細かいサイズで再び等級をつけることができる。微骨材は、本発明のモルタル及びコンクリートの両方に存在し得る。セメントの乾燥成分中のセメント対骨材の重量比は変化して良く、ある特定の実施形態において、２：１０～５：１０などの１：１０～４：１０の範囲であり、５５：１０００～７０：１００を含む。
【0118】
「固化可能なセメント系組成物」とは、セメント及び固化液から調製された流動性組成物を意味し、流動性組成物は、調製後に固体生成物になる。本発明の硬性セメント状組成物は、セメント、定着液、及びＢＲＰ添加剤／混合物（例えば、上記に記載されるように）の組み合わせから調製され、組成物は、骨材、化学混合物、鉱物混合物などの１つ以上の追加の成分を更に含み得るが、これらに限定されない。
【0119】
乾燥成分が組み合わされて固化可能組成物、例えばコンクリートを生成する液相、例えば水性流体は、所望に応じて、純水から、１つ以上の溶質、添加剤、共溶媒などを含む水まで、変化し得る。固化可能組成物を調製する際に組み合わされる乾燥成分対液相の比は、変化して良く、ある特定の実施形態において、３：１０～６：１０などの２：１０～７：１０の範囲であり、４：１０～６：１０を含む。
【0120】
いくつかの場合において、生成物の重炭酸塩が豊富な生成物組成物は、セメントの重炭酸塩添加剤として使用される。本明細書で使用される場合、「重炭酸塩添加剤」という用語は、重炭酸塩（ＨＣＯ３
－）イオン、又はその固体誘導体を含む、液体又は固体であり得る任意の組成物を意味する。所与の固化可能なセメント状組成物を製造するために使用される重炭酸塩添加剤は、液体又は固体であっても良い。固体として存在する場合、固体は、液体重炭酸塩添加剤の脱水バージョンである。固体は、液体から水を除去するための任意の便利なプロトコル、例えば、蒸発、凍結乾燥などを使用して、液体重炭酸塩添加剤から生成される固体であっても良い。好適な量の水と組み合わせると、得られた固体は水に溶解して、例えば上述のような液体重炭酸塩添加剤を生成する。場合によっては、乾燥重炭酸塩添加剤を十分な量の液体、例えば、水などの水性媒体と組み合わせることによって、再構成が達成され、使用される液体対固体の比率は変化し得、場合によっては、１，０００，０００～１、例えば、１００，０００～１０の範囲である。固体重炭酸塩添加剤は、様々な異なる粒径及び粒径分布を含んでも良い。例えば、いくつかの実施形態では、固体重炭酸塩添加剤は、１０～１，０００μｍなどであり、かつ５０～５００μｍを含む１～１０，０００μｍの範囲の粒子を含んでも良い。
【0121】
本発明の態様は、更に、重炭酸塩が豊富な生成物添加剤及び混合物から調製された固化可能なセメント状組成物を含む。対象となる混和剤としては、限定されないが、セット促進剤、セット遅延剤、空気入れ剤、消泡剤、アルカリ反応性低減剤、結合混和剤、分散剤、着色混和剤、腐食阻害剤、防湿混和剤、ガス形成剤、透過度低減剤、ポンプ補助剤、収縮補償混和剤、殺菌性混和剤（ｆｕｎｇｉｃｉｄａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）、殺菌性混和剤（ｇｅｒｍｉｃｉｄａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）、殺菌性混和剤、殺虫性混和剤、レオロジー改質剤、湿潤剤、強度増強剤、撥水剤などが挙げられる。
【0122】
本明細書で使用される場合、「セメント」という用語は、固化流体、例えば、水などの水溶液と組み合わせた後に固化及び硬化する粒子組成物を指す。所与のセメントを構成する粒子組成物は、様々なサイズの粒子を含んでも良い。場合によっては、所与のセメントは、１ｎｍ～１００μｍ、例えば１０ｎｍ～２０μｍかつ１５ｎｍ～１０μｍを含む範囲である、最も長い断面長（例えば、球形粒子内の直径）を有する粒子から構成され得る。
【0123】
対象とするセメントには、水硬性セメントが含まれる。本明細書で使用される場合、「水硬性セメント」という用語は、設定流体と混合されると、混合物の水分とは無関係であり、水性環境で安定している１つ以上の化学反応により硬化するセメントを指す。このように、水硬性セメントは、水中又は常に湿った気象条件にさらされると硬化し得る。対象となる水硬性セメントには、ポートランドセメント、改質ポートランドセメント、及びブレンドされた水力セメントが含まれるが、これらに限定されない。
【0124】
固化可能組成物の成分は、任意の好都合なプロトコルを使用して組み合わせることができる。各材料は、作業時に混合されても良く、又は材料の一部若しくは全ては、事前に混合されても良い。あるいは、材料のいくつかは、高範囲の還元水混和剤などの混和剤の有無にかかわらず、水と混合され、次いで、残りの材料は、それらと混合され得る。混合装置としては、任意の従来の装置を用いることができる。例えば、Ｈｏｂａｒｔミキサー、傾斜シリンダミキサー、Ｏｍｎｉミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー、及びＮａｕｔａミキサーを使用することができる。
【0125】
場合によっては、対象のガス状ＣＯ２捕捉システムは、凝集体（例えば、炭酸塩凝集体又は炭酸塩でコーティングされた凝集体）中で鉱物化される。「凝集体」という用語は、その従来の意味で、粒状材料、すなわち、粒子又は粒子からなる材料を指すために使用される。凝集体が炭酸塩凝集体であるため、粒状材料の粒子は、１つ以上の炭酸塩化合物を含み、炭酸塩化合物成分は、必要に応じて、他の物質（例えば、基質）と組み合わせても良く、又は粒子全体を構成しても良い。例示的なシステム及び方法は、米国特許第７，９１４，６８５号、及び公開されているＰＣＴ出願公開第ＷＯ２０２０／１５４５１８号に記載されており、これらの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【0126】
ある特定の場合では、本発明のシステムは、例えば、コンクリート及び他の用途に使用するために、炭酸塩コーティングされた骨材を生成するように構成される。炭酸塩コーティングされた骨材は、従来の又は軽量の骨材であり得る。ＣＯ２隔離骨材組成物は、コア、及びコアの表面の少なくとも一部分上にＣＯ２隔離炭酸塩コーティングを有する骨材粒子を含む。例えば、上記のように、ＣＯ２隔離炭酸塩コーティングは、ＣＯ２隔離炭酸塩材料から作製される。
【0127】
いくつかの場合において、本発明は、シード構造に関連して、固相ＣＯ２隔離炭酸塩材料を製造することを含む。シード構造とは、液体に二価カチオンを導入する前に、例えば材料生成ゾーン内に、流れる液体に存在する固体構造又は材料を意味する。「と関連して」とは、材料が、シード構造の表面、又は凹み（例えば、細孔、裂孔など）の少なくとも１つの上で、生成されることを意味する。かかる事例では、炭酸塩材料及びシード構造の複合構造が生成される。いくつかの場合において、生成物炭酸塩材料は、シード構造の表面の一部（全てではない場合）をコーティングする。いくつかの場合において、生成物炭酸塩材料は、シード構造の凹み（例えば、細孔、裂孔、裂孔など）を充填する。
【0128】
シード構造は、所望に応じて広く変化し得る。「シード構造」という用語は、生成物炭酸塩材料が上に及び／又は中に形成される任意の物体を説明するために使用される。シード構造は、所望に応じて、単一の物体又は粒子組成物からの範囲であり得る。シード構造が単一の物体である場合、それは、規則的又は不規則であり得る様々な異なる形状、及び様々な異なる寸法を有し得る。対象となる形状には、ロッド、メッシュ、ブロックなどが含まれるが、これらに限定されない。炭酸塩コーティングされた凝集体の製造を含む例示的なシステム及び方法は、米国特許第９，９９３，７９９号、同第１０，７６６，０１５号、米国特許出願第１６／９４３，５４０号、並びに公開されているＰＣＴ出願公開第ＷＯ２０２０／１５４５１８号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0129】
いくつかの場合において、凝集体は、例えば、上述のような炭酸塩スラリーが回転ドラムに導入され、炭酸塩凝集体を生成するために十分な条件下で回転ドラム内で混合されるプロトコルによって生成される。いくつかの場合において、炭酸塩スラリーは、凝集体基材、例えば、上述のような温められた凝集体とともに回転ドラムに導入され、次いで、回転ドラム内で混合されて、炭酸塩コーティングされた凝集体を生成する。いくつかの場合において、スラリー（及び基材）を回転ドラムに導入し、炭酸塩スラリーの製造直後、例えば、１２時間以内、例えば、６時間以内、及び炭酸塩スラリーを調製してから４時間以内など、混合を開始する。いくつかの場合では、プロセス全体（すなわち、スラリー調製の開始から炭酸塩凝集塊生成物の取得まで）を、１時間以下を含む、３時間以下などの５時間以下を含む、１０時間以下などの１５時間以下で実行する。そのようなプロトコルに関する更なる詳細は、公開されているＰＣＴ出願公開第ＷＯ２０２０／１５４５１８号に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0130】
また、対象となる建材が形成される。本発明の形成された建築材料は、大きく変化し得る。「形成された」とは、物理的形状、すなわち構成を規定する人工構造に加工された、例えば、成形された、鋳造された、切断された、又はそれ以外のやり方で生成されたことを意味する。形成された建築材料は、非晶質建築材料、例えば、規定された安定した形状を有さないが、代わりにそれらが保持される容器、例えば、バッグ又は他の容器に適合する粒子（粉末など）組成物とは異なる。例示的な形成された建築材料としては、限定されないが、レンガ、ボード、導管、ビーム、槽、柱、乾燥壁などが挙げられる。形成された建築材料に関する更なる例及び詳細には、公開されている米国特許出願第ＵＳ２０２１０２９０１５６号に記載されているものが含まれ、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0131】
また、対象となるものは、成分として本発明の生成物を含む非セメント性製造品である。本発明の非セメント性製造品は、大きく変化し得る。非セメント性とは、組成物が油圧セメントでないことを意味する。したがって、組成物は、水などの固化する流体と組み合わせる場合、固化して安定した生成物を生成する乾燥組成物ではない。例示的な組成物としては、限定されないが、紙製品、高分子製品、潤滑剤、アスファルト製品、塗料、化粧品、歯磨き粉、消臭剤、石鹸及びシャンプーなどのパーソナルケア製品、液体及び固体の両方を含むヒト摂取可能な製品、土壌改良製品及び動物飼料などの農産物などが挙げられる。更なる実施例及び詳細は、非セメント性製造品としては、米国特許第７，８２９，０５３号に記載されているものが挙げられ、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0132】
いくつかの実施形態では、沈殿生成物は、１つ以上の異なる炭酸塩化合物、例えば、２つ以上の異なる炭酸塩化合物、例えば、３つ以上の異なる炭酸塩化合物、５つ以上の異なる炭酸塩化合物などを含むことができ、これには、非区別の非晶質炭酸塩化合物が含まれる。本発明の沈殿生成物の炭酸塩化合物は、分子製剤Ｘｍ（ＣＯ３）ｎを有する化合物であって良く、式中、Ｘは、炭酸塩基又はその複数と化学的に結合することができる任意の元素又は元素の組み合わせであり、Ｘは、ある特定の実施形態において、アルカリ土類金属であり、アルカリ金属ではなく、ｍ及びｎは、化学量論的正の整数である。これらの炭酸塩化合物は、分子式中に１つ以上の構造水が存在する、Ｘｍ（ＣＯ３）ｎ・ｉＨ２Ｏの分子式を有し得、ここでは、分子式中にｉ個（ｉは、１以上である）の構造水がある。生成物中の炭酸塩の量は、例えば、クールメトリック滴定として記載されるプロトコルを使用したクールメトリーによって決定される場合、１０％以上、例えば、２５％以上、５０％以上、６０％以上を含む。
【0133】
沈殿生成物の炭酸塩化合物には、限定されないが、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、硫黄、ホウ素、シリコン、ストロンチウム、及びそれらの組み合わせのイオン種など多くの異なるカチオンが含まれ得る。対象となるものは、カルシウム及びマグネシウムの炭酸塩化合物などの二価金属カチオンの炭酸塩化合物である。対象となる特定の炭酸塩化合物としては、限定されないが、炭酸カルシウム鉱物、炭酸マグネシウム鉱物及び炭酸カルシウムマグネシウム鉱物が挙げられる。対象となる炭酸カルシウム鉱物としては、限定されないが、カルシウム（ＣａＣＯ３）、アラゴナイト（ＣａＣＯ３）、ヴァテライト（ＣａＣＯ３）、イカイト（ＣａＣＯ３・６Ｈ２Ｏ）、及び非晶質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が挙げられる。対象となる炭酸マグネシウム鉱物としては、限定されないが、マグネサイト（ＭｇＣＯ３）、バリントナイト（ＭｇＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）、ネスクオナイト（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）、ランフォーディット（ＭｇＣＯ３・５Ｈ２Ｏ）、ヒドロマグネサイト、及び非晶質炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）が挙げられる。対象となる炭酸カルシウムマグネシウム鉱物としては、限定されないが、ドロマイト（ＣａＭｇ）（ＣＯ３）２）、ハンチ酸塩（Ｍｇ３Ｃａ（ＣＯ３）４）、セルジエビト（Ｃａ２Ｍｇ１１（ＣＯ３）１３・Ｈ２Ｏ）及び非晶質カルシウム炭酸マグネシウムが挙げられる。また、興味深いものは、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎなどで形成された炭酸塩化合物である。製品の炭酸塩化合物は、１つ以上の水和水を含んでも良く、無水でも良い。いくつかの場合において、沈殿物中の炭酸マグネシウム化合物の量は、沈殿物中の炭酸カルシウム化合物の量を超える。例えば、沈殿物中の炭酸マグネシウム化合物の重量の量は、沈殿物中の炭酸カルシウム化合物の重量の量を５重量％以上、例えば、１０重量％以上、１５重量％以上、２０重量％以上、２５重量％以上、３０重量％以上を超え得る。いくつかの場合において、沈殿物中の炭酸マグネシウム化合物対炭酸カルシウム化合物の重量比は、１．５～５：１、例えば２～３：１を含む２～４：１の範囲である。いくつかの場合において、沈殿生成物は、水酸化物、例えば、二価金属イオン水酸化物、例えば、水酸化カルシウム及び／又は水酸化マグネシウムを含み得る。
【0134】
炭酸塩の生成及びそれによって生成される炭酸塩の使用方法に関する更なる詳細は、米国特許第９，７１４，４０６号、同第１０，７１１，２３６号、同第１０，２０３，４３４号、同第９，７０７，５１３号、同第１０，２８７，４３９号、同第９，９９３，７９９号、同第１０，１９７，７４７号、及び同第１０，３２２，３７１号、並びに公開されているＰＣＴ出願公開第ＷＯ２０２０／０４７２４３号及び同第ＷＯ２０２０／１５４５１８号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0135】
上記で考察されたように、本発明の態様は、地質学的隔離を更に含む。重炭酸塩が豊富な生成物又はその成分（例えば、ＬＣＰ）からの固体炭酸塩組成物の製造中に、重炭酸塩が豊富な生成物又はその成分（例えば、ＬＣＰ）からの重炭酸塩イオンの２モルごとに１モルのＣＯ２が生成され得る。重炭酸塩が豊富な生成物とカチオン源との接触により、実質的に純粋なＣＯ２生成物ガスが生成される。「実質的に純粋」という語句は、生成物ガスが純粋なＣＯ２であるか、又は他の非ＣＯ２成分の量が限られたＣＯ２含有ガスであることを意味する。
【0136】
ＣＯ２生成物ガスの生成後、本発明の態様は、ＣＯ２を隔離するために生成物ＣＯ２ガスを地下の地質位置に注入することを含み得る。注入とは、ＣＯ２生成物ガスを地下の地質位置に導入又は配置することを意味する。地下の地質位置は様々であり、地下位置と深海位置との両方を含み得る。対象となる地下位置には、化石燃料貯留層、例えば、油田、ガス田、及び採掘不能な炭層などの様々な異なる地下地層、生理食塩水貯留層、例えば、生理食塩水形成及び生理食塩水充填玄武岩形成物など、深帯水層、部分的又は完全に枯渇した油又はガス形成物、塩洞窟、硫黄洞窟及び硫黄ドームなどの多孔質地質形成物が含まれる。
【0137】
いくつかの場合において、ＣＯ２生成物ガスは、地下の地質位置に注入する前に加圧され得る。かかる加圧を達成するために、ガス状ＣＯ２は、必要に応じて、追加の水の冷却及び凝縮後に、１つ以上の段階で圧縮することができる。次いで、適度に加圧されたＣＯ２は、必要に応じて、分子ふるいを使用するなどの従来の方法によって更に乾燥させ、ＣＯ２が冷却され液化されるＣＯ２コンデンサに通すことができる。次いで、ＣＯ２は、ＣＯ２を地質層又はＣＯ２注入が所望される海洋深度内の深さに送達するために必要な圧力に最小の電力で効率的に汲み上げることができる。あるいは、ＣＯ２は、一連の段階を通じて圧縮され、地質層又は深海への注入に必要な圧力マッチングで超臨界流体として排出され得る。必要に応じて、ＣＯ２は、例えば、パイプライン、レール、トラック、海又は他の好適なプロトコルを用いて、生産現場から地下の地質層に輸送され得る。
【0138】
いくつかの場合において、ＣＯ２生成物ガスは、強化された油回収（ＥＯＲ）プロトコルで使用される。強化された油回収（略してＥＯＲ）は、油田から抽出することができる原油量を増加させるための技術の総称である。強化された油回収は、改善された油回収又は三次回収とも呼ばれる。ＥＯＲプロトコルでは、ＣＯ２生成物ガスは、地下の油層又は油貯留層に注入される。
【0139】
ＣＯ２ガスの生成及びその隔離は、米国出願第１４／８６１，９９６号に更に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0140】
更なる実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、化学変換によるガス状ＣＯ２の処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。「化学変換」とは、化学変換ＣＯ２のいくつかの実施形態では、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）、ギ酸（Ｈ２ＣＯ２）又はメタノール（ＣＨ３ＯＨ）などの有用な燃料を生成するために水素化されることを意味する。場合によっては、ＣＯ２の化学変換は、ＣＯ２を原料として使用して、サリチル酸、尿素、環状炭酸塩、ポリカーボネートなどの主要な商品化学物質を合成することを意味する。更に他の場合では、ＣＯ２の化学変換は、合成ガス（２ＣＯ＋２Ｈ２）をもたらすために、メタン（ＣＨ４）との乾燥再形成を意味する。
【0141】
他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、電気化学変換によるガス状ＣＯ２処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。「電気化学変換」とは、いくつかの場合において、ガス状ＣＯ２処分が、電子及びイオン伝導回路を使用して電子及びイオンを動員して、例えば、上記のような有用な生成物を生成するＣＯ２電気化学反応の化学変換を駆動することを意味する。
【0142】
いくつかの事例では、本発明によって隔離されたＣＯ２は、アルベド増強用途に使用され得る。アルベド、すなわち、反射係数は、表面の拡散反射率又は反射力を指す。これは、表面からの反射放射線とその上に入射する放射線との比として定義される。アルベドは、無次元分画であり、比率又はパーセンテージとして表され得る。アルベドは、完全に黒い表面の反射力がない場合のゼロから、白い表面の完全な反射の場合の１までの尺度で測定される。アルベドは、放射線の周波数に依存するが、本明細書で使用される場合、アルベドは、特定の波長を参照せずに与えられ、したがって、可視光、すなわち、約３８０～約７４０ｎｍのスペクトルにわたる平均を指す。アルベドを増強するための例示的なシステム及び方法は、米国特許第１０，２０３，４３４号、及び米国特許出願公開第２０１９／０１７９０６１号に記載されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0143】
本発明の態様は、例えば、表面のアルベドを上記に記載される量などの所望の量を向上するために有効な、高反射性微結晶性又は非晶質材料組成物の量を対象となる表面と会合させることを含む。材料組成物は、任意の好都合なプロトコルを使用して標的表面と会合され得る。したがって、材料組成物は、修飾される表面を有する物体の材料に、材料を組み込むことによって、標的表面に会合され得る。例えば標的表面が屋根タイル又はコンクリート混合物などの建築材料の表面である場合、材料組成物は、物体の標的表面上に存在するように材料組成物に含まれ得る。あるいは、材料組成物は、例えば、組成物で標的表面をコーティングすることによって、標的表面の少なくとも一部分上に位置付けられ得る。表面が材料組成物でコーティングされる場合、表面上の結果として生じるコーティングの厚さは変化しても良く、いくつかの場合において、０．１ｍｍ～２５ｍｍ、例えば２ｍｍ～２０ｍｍ、及び５ｍｍ～１０ｍｍを含む範囲であり得る。塗料及び太陽光発電パネルのような他のコーティングにおける高反射性顔料として使用される用途もまた、対象となる。
【0144】
以下のセクションにおいて、本発明の特定の実施形態が、より詳細に説明される。
【0145】
発電プラント
上述のように、本発明の態様は、発電プラントを含む。対象の発電プラントは、複数のＣＯ２ガス点源エミッタと、ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式でＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを制御するように構成されたコントローラとを有するものを含む。本明細書に開示される発電プラントは、任意の好適な発電プラントであり得る。場合によっては、発電プラントは、化石燃料（例えば、石炭、石油、及び／又は天然ガス）から電力を生成するように構成される。
上述のように、本発明の態様は、発電プラントを含む。対象の発電プラントは、複数のＣＯ２ガス点源エミッタと、ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式でＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを制御するように構成されたコントローラとを有するものを含む。本明細書に開示される発電プラントは、任意の好適な発電プラントであり得る。場合によっては、発電プラントは、化石燃料（例えば、石炭、石油、及び／又は天然ガス）から電力を生成するように構成される。
【0146】
任意の好適な数のＣＯ２ガス点源エミッタが、対象の発電プラントで用いられても良い。特定の場合において、複数のＣＯ２ガス点源エミッタ中のＣＯ２ガス点源エミッタの数は、２つ～１０個、例えば、２つ～５つ、かつ２つ～３つを含む範囲である。いくつかの実施形態では、発電プラントは、２つの（すなわち、第１及び第２の）ＣＯ２ガス点源エミッタを含む。いくつかの変形例では、１つ以上のＣＯ２ガス点源エミッタは、煙道ガススタックである。例えば、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタを有する発電プラントのいくつかの実施形態では、第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタの両方は、煙道ガススタックである。
【0147】
上述のように、対象の発電プラントは、共通のＣＯ２捕捉システムを含む。上記に記載されるものを含むがこれらに限定されない、任意の好適な共通のＣＯ２捕捉システムが用いられ得る。例えば、対象のガス状ＣＯ２捕捉プロトコルには、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、共通のＣＯ２捕捉システムは、異なるＣＯ２ガス点源の間を循環する捕捉液体を含む。そのような実施形態では、ガス状ＣＯ２は、各ＣＯ２ガス点源から捕捉液体によって抽出される。捕捉液体は、その後、処理（すなわち、上述したように、鉱物化及び／又は再生）のために共通の場所に輸送されても良い。このように、ある特定の場合には、共通のＣＯ２捕捉システムは、鉱物化捕捉システムを含む。ある特定の実施形態では、鉱物化捕捉システムは、固体炭酸塩材料を生成する。固体炭酸塩材料は、場合によっては、建築材料を含み得る。対象となる建築材料としては、例えば、凝集体、高反射性微結晶又は非晶質材料組成物、及びセメント系組成物（すなわち、セメント）が挙げられる。いくつかの実施形態では、建築材料は、レンガ、ボード、導管、梁、槽、柱、乾式壁などを含むが、これらに限定されない、形成された建築材料である。
【0148】
他の実施形態では、共通のＣＯ２捕捉システムは、スクラバシステムを含む。スクラバシステムは、いくつかの場合において、アミンスクラバシステムを含み得る。そのようなシステムは、上記に記載されており、そのようなガスをアミン溶液と接触させて塩錯体を形成することによって、ＣＯ２及び該当する場合は硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの酸性ガスの除去を伴う。スクラバシステムを含む発電プラントの実施形態では、ＣＯ２ガス点源は、同じアミンスクラバシステムの一部である。例えば、特定のケースでは、各ＣＯ２ガス点源は、豊富なアミンが生成されるように、ＣＯ２ガス点源からのガス状ＣＯ２が捕捉される個々の接触器カラムに関連付けられる。各接触器カラムからの豊富なアミンは、一連の導管を介して、リーンアミンが再生され、純粋なガス状ＣＯ２が捕捉される共通の再生器カラムに接続されても良い。他の場合、各ＣＯ２ガス点源は同じ接触器カラムに接続されている。
【0149】
上述のように、本発明の発電プラントは、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、ＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを制御するように構成されたコントローラを含む。任意の適切なＣＯ２捕捉性能メトリックが改善され得る。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能スメトリックは、捕捉ＣＯ２の量である。そのような実施形態では、コントローラは、ガス状ＣＯ２がＣＯ２ガス点源から放出される様式を調節するように構成されても良い。例えば、ＣＯ２ガス点源が煙道ガススタックである特定の場合では、コントローラは、煙道ガススタックのそれぞれで煙道ガス速度（すなわち、流量）を調節するように構成されても良い。追加の実施形態では、コントローラは、アミンスクラブ溶液が接触器カラムに提供される速度を制御するように構成されている。当技術分野において既知であるように、接触器カラム内のＣＯ２の分圧が高く、アミンスクラブ溶液の流量が低い場合、アミンスクラブのための最適な条件が存在する。各ＣＯ２ガス点源が接触器カラムに関連付けられているいくつかの実施形態では、コントローラは、捕捉されたＣＯ２の量が最大化されるように各ＣＯ２ガス点源における排気ガスの速度、並びに各接触器カラムを通過するアミンスクラビング溶液の速度をシフトさせても良い。いくつかの実施形態では、アミンスクラブ溶液速度及び煙道ガス速度をシフトすることは、アミンスクラブ溶液中のアミンが縮退する速度を低下させる。
【0150】
いくつかの場合において、コントローラを使用して、複数のガス状ＣＯ２源を調節し、最高濃度のＣＯ２が最低の煙道ガス流量でガス状ＣＯ２捕捉システムに入るようにすることができる。例えば、複数のガス状ＣＯ２源において、エミッタＡの煙道ガス中のＣＯ２の濃度が９５重量％ＣＯ２であり、エミッタＢの煙道ガス中のＣＯ２の濃度が５重量％ＣＯ２であり、エミッタＣの濃度が２２重量％ＣＯ２であり、エミッタＤの煙道ガス中のＣＯ２の濃度が１２重量％ＣＯ２である場合、コントローラは、複数のガス状ＣＯ２源の大部分がエミッタＡであり、続いてエミッタＣ、エミッタＤ、及び最後にエミッタＡからの少数の構成であるように、複数のガス状ＣＯ２源の煙道ガス速度を調節し得る。すなわち、コントローラは、複数のガス状ＣＯ２源の重量％ＣＯ２を最大化するように各エミッタの煙道ガス速度を調節しており、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、好適な対照と比較して改善されている。他の実施形態では、ガス源におけるＣＯ２の濃度が５重量％ＣＯ２以下である第１及び第２のＣＯ２ガス源を含む発電プラントなどでは、制御は、ＣＯ２捕捉システムに曝露されるＣＯ２の総量を増加させるように、すなわち、ＣＯ２捕捉システムに捕捉されるＣＯ２の量を最大化するように、排気ガス速度を増加させても良い。
【0151】
図１は、本発明の特定の実施形態による発電プラント１０１を含むガス状ＣＯ２捕捉システム１００を示す。発電プラント１０１は、第１のＣＯ２ガス点源１０２及び第２のＣＯ２ガス点源１０３を含む。図１の例では、第１のＣＯ２ガス点源１０２及び第２のＣＯ２ガス点源１０３の両方が煙道ガススタックであり、共通のアミンスクラバシステム１０４を共有している。第１のＣＯ２ガス点源１０２は、接触器カラム１０２ａに関連付けられており、ガス状ＣＯ２が接触し、そこを通過するアミンスクラブ溶液によって捕捉される。同様に、第２のＣＯ２ガス点源１０３は、接触器カラム１０３ａに関連付けられており、ガス状ＣＯ２が接触し、そこを通過するアミンスクラブ溶液によって捕捉される。接触器カラム１０２ａ及び１０３ａで生成された豊富なアミン溶液は、その後、共有の再生器カラム１０５に移される。再生器カラム１０５は、アミン溶液を再生するように構成され、その後、接触器カラム１０２ａ及び１０３ａに戻される。
【0152】
図１の発電プラントは、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、ＣＯ２ガス点源エミッタ（１０２及び１０３）及び共通のＣＯ２捕捉システムを制御するように更に構成されている。この目的のために、発電プラント１０１は、コントローラ１０６を含む。コントローラ１０６は、第１のＣＯ２ガス点源１０２及び第２のＣＯ２ガス点源１０３の煙道ガス速度を調節するように構成されている。図１の例では、コントローラ１０６は、各ＣＯ２ガス点源に関連付けられた矢印の相対サイズによって示されるように、第１のＣＯ２ガス点源１０２の煙道ガス速度に対して、第２のＣＯ２ガス点源１０３の煙道ガス速度を増加させる。
【0153】
工業用プラント
本発明の態様は、更に、工業用プラントを含む。主題の工業用プラントは、複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタと、２つ以上の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、工業用プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを含む。本明細書に開示される工業用プラントは、工業プロセスを実行するために好適な任意のプラントであり得る。対象とする工業用プラントには、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントが含まれるが、これらに限定されない。ある特定の実施形態では、工業用プラントは、精製所である。
本発明の態様は、更に、工業用プラントを含む。主題の工業用プラントは、複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタと、２つ以上の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、工業用プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを含む。本明細書に開示される工業用プラントは、工業プロセスを実行するために好適な任意のプラントであり得る。対象とする工業用プラントには、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントが含まれるが、これらに限定されない。ある特定の実施形態では、工業用プラントは、精製所である。
【0154】
任意の好適な数のＣＯ２ガス点源エミッタが、対象の工業用プラントで用いられ得る。特定の場合において、複数のＣＯ２ガス点源エミッタ中のＣＯ２ガス点源エミッタの数は、２つ～２０個、例えば、２つ～５つ、かつ２つ～３つを含む範囲である。いくつかの実施形態では、工業用プラントは、２つの（すなわち、第１及び第２の）ＣＯ２ガス点源エミッタを含む。異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタは、コーカーユニット、ガス燃焼炉、流動床式接触分解装置（ＦＣＣ）、及び水素生成改質器を含み得るが、これらに限定されない。「コーカーユニット」は、残留油を１つ以上の異なる生成物（例えば、炭化水素ガス、ナフサ、ガスオイル、コークス）に変換するように構成された石油精製ユニットを説明するために、その従来の意味で本明細書で言及される。一例では、工業用プラントは、様々なプロセス工程のためのＣＯ２放出の複数の点源を有しても良く、それによって、１つのスタックは、コーカーユニットからＣＯ２を放出し、別のスタックは、ガス燃焼炉から、別のスタックは、ＦＣＣから、更に別のスタックは、水素生成改質器から放出する。
【0155】
上述のように、対象となる工業用プラントは、異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタのうちの２つ以上に動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムを含む。上記に記載されるものを含むがこれらに限定されない、任意の好適な共通のＣＯ２捕捉システムが用いられ得る。例えば、対象のガス状ＣＯ２捕捉プロトコルには、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、共通のＣＯ２捕捉システムは、異なるＣＯ２ガス点源の間を循環する捕捉液体を含む。そのような実施形態では、ガス状ＣＯ２は、各ＣＯ２ガス点源から捕捉液体によって抽出される。捕捉液体は、その後、処理（すなわち、上述したように、鉱物化及び／又は再生）のために共通の場所に輸送されても良い。このように、ある特定の場合には、共通のＣＯ２捕捉システムは、鉱物化捕捉システムを含む。ある特定の実施形態では、鉱物化捕捉システムは、固体炭酸塩材料を生成する。固体炭酸塩材料は、場合によっては、建築材料を含み得る。対象となる建築材料としては、例えば、凝集体、高反射性微結晶又は非晶質材料組成物、及びセメント状組成物が挙げられる。いくつかの実施形態では、建築材料は、レンガ、ボード、導管、梁、槽、柱、乾式壁などを含むが、これらに限定されない、形成された建築材料である。
【0156】
共通のＣＯ２捕捉システムが捕捉液体を含む場合、いくつかの実施形態では、当該捕捉液体は、ＣＯ２の低分圧を有するガス状ＣＯ２源から、ＣＯ２の比較的高い分圧を有するガス状ＣＯ２源に輸送されても良い（例えば、上述のように）。３つの異なるガス状ＣＯ２源（例えば、コーカーユニット、ガス焚き炉、及び水素生成改質器）が存在する一例では、捕捉液体は、ＣＯ２の分圧が最も低いガス状ＣＯ２源からＣＯ２を受け取り、ＣＯ２の分圧が２番目に低いガス状ＣＯ２源に輸送され、続いて、ＣＯ２の分圧が最も高いガス状ＣＯ２源に輸送される。次に、最も高い分圧源を離れる流れを、ＣＯ２の鉱物化及び捕捉溶液の再生のために鉱物化捕捉システムに送ることができる。実施形態では、再生された捕捉溶液は、炭素隔離サイクルが繰り返されるように、ＣＯ２の最低分圧を有するガス状ＣＯ２源に戻される。ある特定の場合では、ガス状ＣＯ２源の分圧が変動すると、コントローラは、液体がＣＯ２の低い分圧を有するガス状ＣＯ２源から、ＣＯ２の比較的高い分圧を有するガス状ＣＯ２源に輸送されるように捕捉液体の循環をシフトさせるように構成され、いずれかのガス状ＣＯ２源が所与の時間に存在し得る。
【0157】
他の実施形態では、共通のＣＯ２捕捉システムは、スクラバシステムを含む。スクラバシステムは、いくつかの場合において、アミンスクラバシステムを含み得る。そのようなシステムは、上記に記載されており、そのようなガスをアミン溶液と接触させて塩錯体を形成することによって、ＣＯ２及び該当する場合は硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの酸性ガスの除去を伴う。スクラバシステムを含む工業用プラントの実施形態では、ＣＯ２ガス点源は、同じアミンスクラバシステムの一部である。例えば、ある特定の場合では、各ＣＯ２ガス点源は、豊富なアミンが生成されるように、ＣＯ２ガス点源からのガス状ＣＯ２が捕捉される個々の接触器カラムに関連付けられる。各接触器カラムからの豊富なアミンは、一連の導管を介して、リーンアミンが再生され、純粋なガス状ＣＯ２が捕捉される共通の再生器カラムに接続されても良い。他の場合、各ＣＯ２ガス点源は同じ接触器カラムに接続されている。
【0158】
図２は、本発明の特定の実施形態による工業用プラント２０１を含むガス状ＣＯ２捕捉システム２００を示す。工業用プラント２０１は、ＣＯ２ガス点源２０２、ＣＯ２ガス点源２０３、及びＣＯ２ガス点源２０４を含む。ＣＯ２ガス点源２０２～２０４の各々は、異なるタイプのＣＯ２ガス点源（例えば、コーカーユニット、ガス焼成炉、及び水素生成改質器）である。図２の例では、捕捉液体は、最初にＣＯ２ガス点源２０２（すなわち、そこから放出されるガス状ＣＯ２の最低分圧を有するＣＯ２ガス点源）に入る。捕捉液体がＣＯ２ガス点源２０２から放出されるガス状ＣＯ２を受け取った後、それはＣＯ２ガス点源２０３（すなわち、そこから放出されるガス状ＣＯ２の第２の最低分圧を有するＣＯ２ガス点源）に移される。捕捉液体がＣＯ２ガス点源２０３から放出されるガス状ＣＯ２を受け取った後、それはＣＯ２ガス点源２０４（すなわち、そこから放出されるガス状ＣＯ２の最高分圧を有するＣＯ２ガス点源）に移される。捕捉液体がＣＯ２ガス点源２０４から放出されたガス状ＣＯ２を受け取った後、それは、ＣＯ２のＣＯ２エンボディド材料２０６（例えば、ＣＯ２エンボディドセメント、ＣＯ２エンボディド骨材）への鉱物化、及び捕捉液体の再生のために、鉱物化捕捉システム２０５に移される。再生された捕捉液体２０７は、続いてＣＯ２ガス点源２０２に戻され、サイクルを繰り返す。場合によっては、ガス状ＣＯ２捕捉システム２００は、また、ガス状ＣＯ２の相対的な分圧が変化した場合に、捕捉液体がＣＯ２ガス点源２０２～２０４に循環する順序を調整するように構成されたコントローラ２０８を含む。
【0159】
併設された工業用プラント
本発明の態様は、１つ以上の採鉱捕捉サブシステムに動作可能に結合されたガス状ＣＯ２源、共通の鉱物化捕捉システム供給源、及び１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラを各々が含む複数の併設された工業用プラント（発電プラントを含む）を含むガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。本明細書に開示される工業用プラントは、工業プロセスを実施するために適した任意のプラントであり得る。関心がある産業プラントには、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントが含まれるが、これらに限定されない。任意の好適な数の工業用プラントが、主題のシステムに用いられ得る。例えば、複数の工業用プラントにおける工業用の数は、２つ～１０個、例えば２つ～５つかつ２つ～３つの範囲などであり得る。
本発明の態様は、１つ以上の採鉱捕捉サブシステムに動作可能に結合されたガス状ＣＯ２源、共通の鉱物化捕捉システム供給源、及び１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラを各々が含む複数の併設された工業用プラント（発電プラントを含む）を含むガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。本明細書に開示される工業用プラントは、工業プロセスを実施するために適した任意のプラントであり得る。関心がある産業プラントには、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントが含まれるが、これらに限定されない。任意の好適な数の工業用プラントが、主題のシステムに用いられ得る。例えば、複数の工業用プラントにおける工業用の数は、２つ～１０個、例えば２つ～５つかつ２つ～３つの範囲などであり得る。
【0160】
共通の鉱物化捕捉システムの対象の供給源には、例えば、水性媒体源、アンモニア源、及びアルカリ性源（例えば、上記のような）が含まれる。いくつかの実施形態では、供給源は、アルカリ性を含む。更なる実施形態では、供給源は、金属イオンを含む。ある特定の場合では、供給源は、アルカリ土類金属カチオン（例えば、二価カチオン）を含む。二価のカチオン源として、単独で又は組み合わせて用いられ得る対象の二価のカチオンとしては、限定するものではないが、以下が挙げられる：Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｂｅ２＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｐｂ２＋、Ｆｅ２＋、Ｈｇ２＋などである。二価であってもなくても良い、対象となる他のカチオンとしては、限定するものではないが、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４＋、及びＬｉ＋、並びにＭｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｙ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｕ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔａ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖなどのカチオン性種が挙げられる。
【0161】
共通の鉱物化捕捉供給源は、工業用プラントの各々から任意の都合が良い距離に位置しても良い。いくつかの実施形態では、鉱物化捕捉供給源を工業用プラントのいずれか１つから離れる距離は、０．０１ｋｍ～５００ｋｍ、例えば、０．１ｋｍ～４００ｋｍ、例えば、０．５ｋｍ～３００ｋｍ、例えば、１ｋｍ～２５０ｋｍ、例えば、１．５ｋｍ～２００ｋｍ、例えば、２ｋｍ～１５０ｋｍ、例えば、２．５ｋｍ～１００ｋｍ、例えば、３ｋｍ～５０ｋｍ、かつ４ｋｍ～２５ｋｍを含む範囲である。材料は、列車／鉄道線、トラック輸送ルート、航空ルート、パイプライン、海上ルート、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、任意の便利なプロトコルを介して、鉱物化捕捉システム供給源から工業用プラントに輸送されても良い。共通の鉱物化捕捉供給源は、ある特定の場合では、輸送ハブであり得る。そのような場合、共通の場所は、材料を受け取り、及び／又は出荷することができる輸送ネットワーク内のポイント（すなわち、ハブ）である。輸送ハブには、海港、鉄道／鉄道駅、空港、倉庫、パイプラインなどが含まれるが、これらに限定されない。
【0162】
いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上の鉱物化捕捉システム（例えば、上述したものなど）を追加的に含む。任意の好適な数の鉱物化捕捉システムを含んでも良い。例えば、いくつかの実施形態では、複数の工業用プラントの各工業用プラントは、鉱物化捕捉システムを含む。特定の工業用プラントが複数のガス状ＣＯ２源を含むある特定の場合では、各ガス状ＣＯ２源は、同じ鉱物化捕捉システムに接続されても良い（例えば、上記及び／又は図２に示されているように）。別の実施形態では、各工業用プラントは、各工業用プラントから捕捉されたＣＯ２の鉱物化が共通の場所で生じるように、同じ鉱物化捕捉システムに接続される。いくつかのバージョンでは、各工業用プラントから捕捉されたＣＯ２が鉱物化される共通の場所は、鉱物化捕捉システム供給源と同じ場所にある。更に他の実施形態では、各ガス状ＣＯ２源は、個々の鉱物化捕捉サブシステムを含む。
【0163】
上述したように、主題のシステムは、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを制御するように構成されたコントローラを含む。いくつかのケースでは、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、供給源ユーティリティ効率を含む。言い換えると、システムは、共通の鉱物化捕捉システムの供給源（すなわち、好適な制御）を欠くシステムにおいて、同じ量のＣＯ２を捕捉及び／又は鉱物化するために必要な供給源材料の量を減少させる。
【0164】
図３は、本発明のある特定の実施形態によるガス状ＣＯ２捕捉システム３００を示す。ガス状ＣＯ２捕捉システム３００は、供給材料３０１を受け入れる共通の共通の鉱物化捕捉システム供給源３０２を含む。図３の例では、供給材料３０１は、アルカリ性（例えば、二価カチオン）の源である。更に、ガス状ＣＯ２捕捉システム３００は、ガス状ＣＯ２源３０３～３０４を含む。ガス状ＣＯ２源３０３～３０４に使用されるガス状ＣＯ２源のタイプは、同じであっても異なっていても良い。鉱物化捕捉システム供給源３０２は、供給材料３０１をガス状ＣＯ２供給源３０３～３０４の各々に供給する。
【0165】
共通の電気グリッド
本発明の態様は、それぞれがＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源と、複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッドと、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを含む、ガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。対象の共通の電気グリッドは、異なるタイプの電源から電力を受け取る。「電気グリッド」とは、１００以上、１，０００以上、又は１０，０００以上の住宅、商業、及び／又は工業用電力消費ユニットなどの消費者のコミュニティに電力を供給するための電気ネットワークを意味する。電気グリッドは、例えば、送電線、変電所（例えば、高圧（ｓｔｅｐ－ｕｐ）変電所、低圧（ｓｔｅｐ－ｄｏｗｎ）変電所、配電変電所）などを含み得る。
本発明の態様は、それぞれがＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源と、複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッドと、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラとを含む、ガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。対象の共通の電気グリッドは、異なるタイプの電源から電力を受け取る。「電気グリッド」とは、１００以上、１，０００以上、又は１０，０００以上の住宅、商業、及び／又は工業用電力消費ユニットなどの消費者のコミュニティに電力を供給するための電気ネットワークを意味する。電気グリッドは、例えば、送電線、変電所（例えば、高圧（ｓｔｅｐ－ｕｐ）変電所、低圧（ｓｔｅｐ－ｄｏｗｎ）変電所、配電変電所）などを含み得る。
【0166】
本明細書に記載される共通の電気グリッドは、複数の異なる電源から電力を受け取る。対象となる電源は、上記に記載され、例えば、再生可能電源、化石燃料電源、水素電源、及びそれらの組み合わせを含む。一例では、共通の電気グリッドは、再生可能電源、化石燃料電源、及び水素電源のそれぞれから電力を受け取る。
【0167】
ある特定の場合には、各ガス状ＣＯ２源に結合されたＣＯ２捕捉サブシステムは、鉱物化捕捉システムである。換言すると、ＣＯ２捕捉サブシステムの各々は、捕捉されたＣＯ２のＣＯ２エンボディド材料への鉱物化のために、鉱物化捕捉システムに動作可能に接続される。特定のＣＯ２捕捉サブシステムが複数のガス状ＣＯ２源に関連付けられているある特定の場合では、各ガス状ＣＯ２源は、同じ鉱物化捕捉システムに接続されても良い（例えば、上記及び図２に示されるように）。追加の実施形態では、各ＣＯ２捕捉サブシステムは、各工業用プラントから捕捉されたＣＯ２の鉱物化が共通の場所で生じるように、同じ鉱物化捕捉システムに接続される。
【0168】
上述のように、ガス状ＣＯ２捕捉システムは、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成されたコントローラを含む。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、電力使用効率を含む。例えば、コントローラは、そのようなコントローラ（すなわち、好適な対照）を有しない同等のシステムと比較して、より安価でより持続可能な電力の取得を引き起こし得る。
【0169】
場合によっては、コントローラは、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて電力割り当てを制御する。場合によっては、コントローラは、電力費用に基づいて電力割り当てを制御する。電力費用が異なる電源から取得されるときに変化する例では、コントローラは、より安価な電源からより高い割合の電力が取得されるように、複数のガス状ＣＯ２源及び／又はＣＯ２捕捉サブシステムに電力を割り当てるように構成されても良い。他の例では、コントローラは、再生可能な発電の割合に基づいて電力割り当てを制御する。共通の電気グリッドに電力を供給する電源が再生可能性に応じて異なるバージョンでは、コントローラは、より再生可能な電源からより高い割合の電力が得られるように、複数のガス状ＣＯ２源及び／又はＣＯ２捕捉サブシステムに電力を割り当てるように構成されても良い。更に他の実施形態では、コントローラは、電力輸送費用に基づいて電力割り当てを制御する。例えば、いくつかの場合において、電力は、別の伝送ルートと比較して、１つの伝送ルートを介して（例えば、１つ以上の伝送ラインを介して）伝送するためにより多くの費用がかかり得る。そのような場合、コントローラは、電力輸送費用が最小限に抑えられるように、電源及び／又は電力が電源からガス状ＣＯ２源及び／又はＣＯ２捕捉サブシステムに搬送される伝送経路を調整するように構成されても良い。ある特定の場合では、最も再生可能な電力（水力発電又は太陽光発電など）を使用して現地の点源エミッタからＣＯ２を捕捉することは、再生可能な電力の全体的な可用性が良くない場合、別の電力源（８０％の捕捉効率で「ブルー水素」で動作する発電プラントなど）を使用するよりも最適ではない場合がある。その場合、共通グリッドの様々な電源のサービスファクター又はアップタイムの使用は、コントローラによって考慮される。
【0170】
図４は、特定の実施形態による、複数のガス状ＣＯ２源４０４～４０５と、複数のガス状ＣＯ２源４０４～４０５に動作可能に結合された共通の電気グリッド４０６とを含むガス状ＣＯ２捕捉システム４００を示す。電源４０１～４０３は、共通の電気グリッド４０６に電力を供給する。共通の電気グリッド４０６は、電気グリッドの簡略化されたバージョンである。実際には、電気グリッドは、接続された要素のより複雑なウェブを含む。図４の例では、電源４０１～４０３のそれぞれが異なるタイプの電源である。電源４０１は再生可能電源であり、電源４０２は化石燃料電源であり、電源４０３は水素電源である。コントローラ４０７は、上記で考察されたように、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて、電源４０１～４０３から各ガス状ＣＯ２源４０４～４０５に電力（異なる電力量を含む）を割り当てる。更に、ガス状ＣＯ２源４０４は、アミンスクラバシステム４０４ａを含み、ガス状ＣＯ２源４０５は、アミンスクラバシステム４０５ａを含む。アミンスクラバ４０４ａ及び４０５ａは、また、コントローラ４０７によって決定される、電源４０１～４０３によって生成される共通の電気グリッド４０６から電力を受け取る。
【0171】
いくつかの実施形態では、コントローラ４０７は、時間の経過とともに、電源４０１～４０３からガス状ＣＯ２源４０４～４０５への電力の割り当てを変更する。
【0172】
例えば、コントローラ４０７は、再生可能な発電の割合が高いときに、より多くの総電力をガス状ＣＯ２源４０４～４０５に割り当てることができ、再生可能な発電の割合が低いときに、より少ない総電力を割り当てることができる。
【0173】
関連処分の使用
本発明の態様は、第１及び第２のガス状ＣＯ２源及びガス状ＣＯ２から第１及び第２の鉱物化原料建築材料を生成するＣＯ２捕捉サブシステムを有するガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。対象とするシステムは、更に、第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器と、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラとを含む。
本発明の態様は、第１及び第２のガス状ＣＯ２源及びガス状ＣＯ２から第１及び第２の鉱物化原料建築材料を生成するＣＯ２捕捉サブシステムを有するガス状ＣＯ２捕捉システムを更に含む。対象とするシステムは、更に、第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器と、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラとを含む。
【0174】
任意の都合が良いガス状ＣＯ２源を、主題のガス状ＣＯ２捕捉システムに用いても良い。上記で詳細に考察されるように、ガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２ガス点源エミッタ（例えば、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラント）及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源を含む。第１及び第２のガス状ＣＯ２源は、同一であっても異なっても良い。一実施例では、第１及び第２のガス状ＣＯ２源の両方は、第１及び第２のガス状ＣＯ２源が精製所である場合など、点源エミッタである。別の例では、第１のガス状ＣＯ２源はＣＯ２ガス点源エミッタであり、第２のガス状ＣＯ２源は、ＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源である。
【0175】
第１及び第２のＣＯ２捕捉サブシステムは、ガス状ＣＯ２から鉱物化原料建築材料を生成するように構成された任意のＣＯ２捕捉サブシステムであっても良い。例えば、第１及び第２のＣＯ２捕捉サブシステムは、（例えば、上記で詳細に説明されるように）液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用し得る。第１及び第２のＣＯ２捕捉サブシステムによって採用されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルは、同じであっても異なっていても良い。一例では、第１及び第２のＣＯ２捕捉サブシステムの両方は、液体（例えば、捕捉液体）への吸収を含むガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。別の実施形態では、第１のＣＯ２捕捉サブシステムは、液体への吸収を含むガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用し、第２のＣＯ２捕捉サブシステムは、膜輸送を含むガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する。
【0176】
上述のように、第１のＣＯ２捕捉サブシステムは、ガス状ＣＯ２から第１の鉱物化原料建築材料を生成し、第２のＣＯ２捕捉サブシステムは、ガス状ＣＯ２から第２の鉱物化原料建築材料を生成する。第１及び第２の鉱物化供給建築材料は、エンボディドＣＯ２を含む任意の便利な建築材料であっても良い。いくつかの実施形態では、第１及び／又は第２の鉱物化建築材料は、形成された建築材料（例えば、レンガ、ボード、導管、梁、槽、柱、乾式壁など）である。他の実施形態では、第１及び／又は第２の鉱物化建築材料は、表面のアルベドを高めるために有効な微結晶又は非晶質材料組成物である。更に他の実施形態では、第１の鉱物化供給建築材料はセメントを含み、第２の鉱物化供給建築材料は骨材を含む。
【0177】
本システムの態様は、また、第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器を含む。例えば、第１の鉱物化供給建築材料がセメントを含み、第２の鉱物化供給建築材料が骨材を含む場合、共通の建築材料製造器によって調製された建築材料は、コンクリートであっても良い。そのような場合、共通の建築材料製造器は、コンクリートが生成されるように、セメントと骨材を組み合わせる。
【0178】
本システムの実施形態は、ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、第１及び第２の無機化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラを更に含む。特定の例では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の使用効率を含む。いくつかの例では、コントローラは、共通の建築材料製造器のニーズに合わせて、第１及び第２のガス状ＣＯ２捕捉サブシステムのそれぞれで行われるガス状ＣＯ２捕捉の割合を最適化するように構成されている。例えば、共通の建築材料製造器がセメントと同じように骨材の量の５０倍を使用している場合、ＣＯ２捕捉技術は、下流のニーズに合わせてセメントとして骨材の５０倍を生成するように割り当てられても良い。場合によっては、コントローラは、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の可用性に基づいて、共通の建築材料製造器が建築材料（例えば、コンクリート）を調製する速度を調整するようにプログラムされる。
【0179】
図５は、ガス状ＣＯ２から第１及び第２の鉱物化原料建築材料を生成する第１及び第２のガス状ＣＯ２源及びＣＯ２捕捉サブシステムを有するガス状ＣＯ２捕捉システムを示す。第１のガス状ＣＯ２源５０１は、第１のガス状ＣＯ２捕捉サブシステム５０１ａに関連付けられ、第２のガス状ＣＯ２源５０２は、第２のガス状ＣＯ２捕捉サブシステム５０２ａに関連付けられる。図５の例では、第１のガス状ＣＯ２捕捉サブシステム５０１ａは、第１のガス状ＣＯ２源５０１で捕捉されたガス状ＣＯ２からセメントを生成するように構成されている。加えて、第２のガス状ＣＯ２捕捉サブシステム５０２ａは、第２のガス状ＣＯ２源５０２で捕捉されたガス状ＣＯ２から骨材を生成するように構成されている。得られた鉱物化供給建築材料（すなわち、セメント及び骨材）は、その後、共通の建築材料製造器５０３に輸送される。この例では、共通の建築材料製造器５０３は、鉱物化供給建築材料を組み合わせることによってコンクリート５０４を製造するように構成される。コントローラ５０５は、例えば、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の使用効率を最大化するために、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されている。鉱物化供給建築材料の共通の建築材料製造器５０３への移送を示す矢印のより大きな厚さによって示されるように、コントローラ５０５は、第２のガス状ＣＯ２捕捉サブシステム５０２ａを誘導して、第１のものと比較してより多くの第２の鉱物化供給建築材料を生成し得る。
【0180】
方法
本発明の態様は、更に、主題の発明を実施するための方法を含む。対象の方法は、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるように、複数のガス状ＣＯ２源及び複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を構成及び／又は動作させることを含む。
本発明の態様は、更に、主題の発明を実施するための方法を含む。対象の方法は、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるように、複数のガス状ＣＯ２源及び複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を構成及び／又は動作させることを含む。
【0181】
任意の都合が良い数及びタイプのガス状ＣＯ２源が、用いられても良い。上記で詳細に述べたように、ガス状ＣＯ２源は、ガス点源エミッタ（例えば、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラント）及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源を含む。加えて、任意の適切な共通のＣＯ２捕捉制約要素が、用いられ得る。上記で詳細に述べたように、例示的なＣＯ２捕捉制約要素は、捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、又はそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ガス状ＣＯ２性能メトリックは、システムによって捕捉されたＣＯ２の量である。他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、ＣＯ２捕捉効率である。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、電力使用効率である。更に他の実施形態では、ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックは、捕捉されたＣＯ２の使用効率（例えば、鉱物化供給建築材料として）を含む。
【0182】
図６は、本発明の実施形態による方法を実践するためのフローチャートを提示する。工程６０１は、複数のガス状ＣＯ２源を構成することを含み、工程６０２は、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を構成することを含む。図６の実施形態では、ガス状ＣＯ２源は、共通のＣＯ２捕捉制約要素（工程６０２）の前に構成される（工程６０１）。しかしながら、他の実施形態では、共通のＣＯ２捕捉制約要素（工程６０２）は、ガス状ＣＯ２源（工程６０１）の前に構成される。方法は、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善されるような様式で、複数のガス状ＣＯ２供給源及び少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素を動作させることを更に含む（工程６０３）。
【0183】
ユーティリティ
本開示のシステム及び方法は、炭素捕捉に関連するガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善することが望ましい場合に使用することができる。例えば、本発明は、システムによって捕捉されるＣＯ２の量、ＣＯ２が捕捉される効率、供給源（例えば、アルカリ性源）が使用される効率、電力使用効率、及び第１及び第２の鉱物化供給建築材料（例えば、セメント及び骨材）の使用効率を増加させるために使用されても良い。
本開示のシステム及び方法は、炭素捕捉に関連するガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックを改善することが望ましい場合に使用することができる。例えば、本発明は、システムによって捕捉されるＣＯ２の量、ＣＯ２が捕捉される効率、供給源（例えば、アルカリ性源）が使用される効率、電力使用効率、及び第１及び第２の鉱物化供給建築材料（例えば、セメント及び骨材）の使用効率を増加させるために使用されても良い。
【0184】
主題の固体、例えば、凝集体、組成物、及びそれらを含む設定可能な組成物は、地上安定ＣＯ２隔離製品、並びに建築材料又は建設材料などの様々な異なる用途で使用される。本発明の設定可能な組成物が用途を見出す特定の構造には、舗装、建築構造、例えば、建物、基礎、高速道路／道路、高架橋、橋、駐車構造、レンガ／ブロックの壁、及びゲート、フェンス、及びポールの基礎が含まれるが、これらに限定されない。本発明のモルタルは、建設ブロック（例えば、レンガ）を一緒に結合し、建設ブロック間のギャップを埋めることに使用される。モルタルを使用して、既存の構造を固定することもでき、例えば、他の用途の中でも、元のモルタルが損なわれたり浸食されたりした部分を置き換えることもできる。
【0185】
添付の特許請求の範囲にかかわらず、本開示は、また、以下の付記によって定義される。
【0186】
１．ガス状ＣＯ２捕捉システムであって、
複数のガス状ＣＯ２源と、
複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素と
を備え、
システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善される、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
２．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源からなる群から選択されるガス状ＣＯ２源を含む、付記１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタを含む、付記２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガスＤＡＣ源を含む、付記２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
５．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガスＤＡＣ源の両方を含む、付記１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
複数のガス状ＣＯ２源と、
複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通のＣＯ２捕捉制約要素と
を備え、
システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善される、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
２．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガス直接空気捕捉（ＤＡＣ）源からなる群から選択されるガス状ＣＯ２源を含む、付記１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタを含む、付記２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガスＤＡＣ源を含む、付記２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
５．複数のガス状ＣＯ２源が、ＣＯ２ガス点源エミッタ及びＣＯ２ガスＤＡＣ源の両方を含む、付記１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【0187】
６．ＣＯ２ガス点エミッタが、発電プラント、セメントプラント、製錬所、精製所、及び化学プラントからなる群から選択される、付記２～５のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
７．共通のＣＯ２捕捉制約要素が、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される、付記２～６のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
８．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～７のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
９．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、鉱物化、地質学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～８のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
１０．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、複数のガス状ＣＯ２源のうちの少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加の汚染物質を除去するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～９のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
７．共通のＣＯ２捕捉制約要素が、ＣＯ２捕捉液体、共通の場所への近接度、共通の輸送チェーンへのアクセス、鉱物化生成物流通センター、共通のグリッドからの電力使用、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される、付記２～６のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
８．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、液体又は固体への吸収、吸着、膜輸送、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～７のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
９．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、鉱物化、地質学的隔離、化学変換、電気化学変換、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるガス状ＣＯ２処分を提供するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～８のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
１０．ガス状ＣＯ２捕捉システムが、複数のガス状ＣＯ２源のうちの少なくとも１つのガス状ＣＯ２源から１つ以上の追加の汚染物質を除去するガス状ＣＯ２捕捉プロトコルを採用する、付記２～９のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【0188】
１１．発電プラントであって、
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタと、
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタの各々に動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラと
を含む、発電プラント。
１２．第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタが、煙道ガススタックである、付記１１に記載の発電プラント。
１３．コントローラが、煙道ガススタックの各々における煙道ガス速度を調節するように構成されている、付記１２に記載の発電プラント。
１４．共通のＣＯ２捕捉システムが、スクラバシステムを含む、付記１１～１３のいずれか一つに記載の発電プラント。
１５．スクラバシステムが、アミンスクラバシステムを含む、付記１４に記載の発電プラント。
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタと、
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタの各々に動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、
第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、発電プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラと
を含む、発電プラント。
１２．第１及び第２のＣＯ２ガス点源エミッタが、煙道ガススタックである、付記１１に記載の発電プラント。
１３．コントローラが、煙道ガススタックの各々における煙道ガス速度を調節するように構成されている、付記１２に記載の発電プラント。
１４．共通のＣＯ２捕捉システムが、スクラバシステムを含む、付記１１～１３のいずれか一つに記載の発電プラント。
１５．スクラバシステムが、アミンスクラバシステムを含む、付記１４に記載の発電プラント。
【0189】
１６．共通のＣＯ２捕捉システムが、鉱物化捕捉システムを備える、付記１１～１３のいずれか一つに記載の発電プラント。
１７．鉱物化捕捉システムが、固体炭酸塩材料を生成する、付記１６に記載の発電プラント。
１８．固体炭酸塩材料が、建築材料を含む、付記１７に記載の発電プラント。
１９．建築材料が、骨材を含む、付記１８に記載の発電プラント。
２０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、捕捉されたＣＯ２の量である、付記１１～１６のいずれか一つに記載の発電プラント。
１７．鉱物化捕捉システムが、固体炭酸塩材料を生成する、付記１６に記載の発電プラント。
１８．固体炭酸塩材料が、建築材料を含む、付記１７に記載の発電プラント。
１９．建築材料が、骨材を含む、付記１８に記載の発電プラント。
２０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、捕捉されたＣＯ２の量である、付記１１～１６のいずれか一つに記載の発電プラント。
【0190】
２１．工業用プラントであって、
複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタと、
異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、
異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、工業用プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラと
を含む、工業用プラント。
２２．工業用プラントが精製所又はセメントプラントである、付記２１に記載の工業用プラント。
２３．異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタが、コーカーユニット、ガス燃焼炉、及び水素生成改質器からなる群から選択される、付記２２に記載の工業用プラント。
２４．共通のＣＯ２捕捉システムが、スクラバシステムを含む、付記２１～２３のいずれか一つに記載の工業用プラント。
２５．スクラバシステムが、アミンスクラバシステムを含む、付記２４に記載の工業用プラント。
複数の異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタと、
異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタのそれぞれに動作可能に結合された共通のＣＯ２捕捉システムと、
異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタ及び共通のＣＯ２捕捉システムを、工業用プラントの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で制御するように構成されたコントローラと
を含む、工業用プラント。
２２．工業用プラントが精製所又はセメントプラントである、付記２１に記載の工業用プラント。
２３．異なるタイプのＣＯ２ガス点源エミッタが、コーカーユニット、ガス燃焼炉、及び水素生成改質器からなる群から選択される、付記２２に記載の工業用プラント。
２４．共通のＣＯ２捕捉システムが、スクラバシステムを含む、付記２１～２３のいずれか一つに記載の工業用プラント。
２５．スクラバシステムが、アミンスクラバシステムを含む、付記２４に記載の工業用プラント。
【0191】
２６．共通のＣＯ２捕捉システムが、鉱物化捕捉システムを含む、付記２１～２３のいずれか一つに記載の工業用プラント。
２７．鉱物化捕捉システムが、固体炭酸塩材料を生成する、付記２６に記載の工業用プラント。
２８．固体炭酸塩材料が、建築材料を含む、付記２７に記載の工業用プラント。
２９．建築材料が、骨材を含む、付記２８に記載の工業用プラント。
３０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、ＣＯ２捕捉効率である、付記２１～２９のいずれか一つに記載の工業用プラント。
２７．鉱物化捕捉システムが、固体炭酸塩材料を生成する、付記２６に記載の工業用プラント。
２８．固体炭酸塩材料が、建築材料を含む、付記２７に記載の工業用プラント。
２９．建築材料が、骨材を含む、付記２８に記載の工業用プラント。
３０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、ＣＯ２捕捉効率である、付記２１～２９のいずれか一つに記載の工業用プラント。
【0192】
３１．ガス状ＣＯ２捕捉システムであって、
１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムに動作可能に結合されたガス状ＣＯ２源をそれぞれ含む、複数の併設型工業用プラントと、
共通の鉱物化捕捉システム供給源と、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを制御するように構成されたコントローラと
を備える、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
３２．供給源が、アルカリ性を含む、付記３１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３３．供給源が金属イオンを含む、付記３１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３４．金属イオンが、アルカリ土類金属カチオンを含む、付記３３に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３５．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、供給源ユーティリティ効率を含む、付記３１～３４のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムに動作可能に結合されたガス状ＣＯ２源をそれぞれ含む、複数の併設型工業用プラントと、
共通の鉱物化捕捉システム供給源と、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、１つ以上の鉱物化捕捉サブシステムへの供給源の割り当てを制御するように構成されたコントローラと
を備える、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
３２．供給源が、アルカリ性を含む、付記３１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３３．供給源が金属イオンを含む、付記３１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３４．金属イオンが、アルカリ土類金属カチオンを含む、付記３３に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３５．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、供給源ユーティリティ効率を含む、付記３１～３４のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【0193】
３６．ガス状ＣＯ２捕捉システムであって、
それぞれがＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源と、
複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッドであって、異なるタイプの電源から電力を受け取る、共通の電気グリッドと、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成されたコントローラと
を含む、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
３７．異なるタイプの電源が、再生可能電源、化石燃料電源、水素電源、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、付記３６に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３８．コントローラが、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて電力割り当てを制御する、付記３６又は３７に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３９．各ガス状ＣＯ２源に結合されたＣＯ２捕捉サブシステムが、鉱物化捕捉システムである、付記３６～３８のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、電力使用効率を含む、付記３６～３９のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
それぞれがＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された複数のガス状ＣＯ２源と、
複数のガス状ＣＯ２源に動作可能に結合された共通の電気グリッドであって、異なるタイプの電源から電力を受け取る、共通の電気グリッドと、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるような様式で、共通の電気グリッドを介して異なるタイプの電源からの複数のガス状ＣＯ２源への電力割り当てを制御するように構成されたコントローラと
を含む、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
３７．異なるタイプの電源が、再生可能電源、化石燃料電源、水素電源、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、付記３６に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３８．コントローラが、電力費用、再生可能な発電の割合、電力輸送費用、及びそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて電力割り当てを制御する、付記３６又は３７に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
３９．各ガス状ＣＯ２源に結合されたＣＯ２捕捉サブシステムが、鉱物化捕捉システムである、付記３６～３８のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４０．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、電力使用効率を含む、付記３６～３９のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【0194】
４１．ガス状ＣＯ２捕捉システムであって、
ガス状ＣＯ２から第１の鉱物化原料建築材料を生成する第１のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第１のガス状ＣＯ２源と、
ガス状ＣＯ２から第２の鉱物化原料建築材料を生成する第２のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第２のガス状ＣＯ２源と、
第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器と、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるように、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラと
を備える、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
４２．第１の鉱物化供給建築材料が、セメントを含む、付記４１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４３．第２の鉱物化供給建築材料が、骨材を含む、付記４１及び４２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４４．建築材料が、コンクリートを含む、付記４１～４３のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４５．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の使用効率を含む、付記４１～４４のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
ガス状ＣＯ２から第１の鉱物化原料建築材料を生成する第１のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第１のガス状ＣＯ２源と、
ガス状ＣＯ２から第２の鉱物化原料建築材料を生成する第２のＣＯ２捕捉サブシステムに動作可能に結合された第２のガス状ＣＯ２源と、
第１及び第２の鉱物化供給建築材料から建築材料を調製する共通の建築材料製造器と、
ガス状ＣＯ２捕捉システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが好適な対照と比較して改善されるように、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の生成を制御するように構成されたコントローラと
を備える、ガス状ＣＯ２捕捉システム。
４２．第１の鉱物化供給建築材料が、セメントを含む、付記４１に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４３．第２の鉱物化供給建築材料が、骨材を含む、付記４１及び４２に記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４４．建築材料が、コンクリートを含む、付記４１～４３のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
４５．ガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、第１及び第２の鉱物化供給建築材料の使用効率を含む、付記４１～４４のいずれか一つに記載のガス状ＣＯ２捕捉システム。
【0195】
４６．ガス状ＣＯ２捕捉システムを生成する方法であって、
複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通ＣＯ２捕捉制約要素とを、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善されるように構成することを含む、方法。
４７．ガス状ＣＯ２を捕捉する方法であって、
複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通ＣＯ２捕捉制約要素とを、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善されるような様式で動作させることを含む、方法。
複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通ＣＯ２捕捉制約要素とを、システムの少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善されるように構成することを含む、方法。
４７．ガス状ＣＯ２を捕捉する方法であって、
複数のガス状ＣＯ２源と、複数のＣＯ２源によって共有される少なくとも１つの共通ＣＯ２捕捉制約要素とを、少なくとも１つのガス状ＣＯ２捕捉性能メトリックが、好適な対照と比較して改善されるような様式で動作させることを含む、方法。
【0196】
上記の発明は、明確な理解のために例示及び例によって多少詳しく説明されてきたが、当業者であれば、本発明の教示に照らして、添付の特許請求の範囲の趣旨又は範囲から逸脱することなく、それらの発明に対して特定の変更及び修正が行われ得ることは、容易に明らかである。
【0197】
したがって、上記は単に本発明の原理を例示するにすぎない。当業者は、本明細書に明示的に記載又は示されていないが、本発明の原理を具現化し、その趣旨及び範囲内に含まれる様々な配置を考案することができることが理解される。更に、本明細書に記載される全ての例及び条件付き言語は、主に、読者が、本発明の原理及び発明者が当該技術分野を促進するために寄与する概念を理解することを助ける点を意図し、かかる具体的に記載される例及び条件に限定されないと解釈されるべきである。更に、本発明の原理、態様、及び実施形態、並びにその特定の例を記載する本明細書における全ての記述は、その構造的及び機能的等価物の両方を包含することを意図する。
【0198】
追加的に、かかる等価物は、現在既知の等価物及び将来開発される等価物の両方、すなわち、構造に関係なく、同じ機能を実施する開発される任意の要素を含むことが意図される。したがって、本発明の範囲は、本明細書に図示及び記載の例示的な実施形態に限定されることを意図していない。むしろ、本発明の範囲及び趣旨は、添付の特許請求の範囲によって具現化される。
【0199】
関連出願の相互参照
米国特許法第１１９条（ｅ）に従って、本出願は、２０２１年１０月１日に出願された米国仮出願第６３／２５１，３１３号の出願日の優先権を主張し、その仮出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
米国特許法第１１９条（ｅ）に従って、本出願は、２０２１年１０月１日に出願された米国仮出願第６３／２５１，３１３号の出願日の優先権を主張し、その仮出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】